Fællesmodus elektromagnetisk støjreduktion for fasttilstands-transformatorer

     Denne artikel udfylder dette hulrum ved at præsentere en omfattende gennemgang af almindelige dc-link MLC'er, der dækker deres topologiske evolution, egenskaber, topologisk sammenligning, moduleringsmetoder, kontrolstrategier og industrielle anvendelsesområder. Desuden drøftes fremtidsperspektiver og anbefalinger for at give forskere og ingeniører et bedre forståelse af de potentielle anvendelser og fordele ved disse konvertere.

1.Introduktion.

     Når man tager højde for de vigtigste evolutionære faser af MLC'er, kan de eksisterende MLC-topologier inddeles i nogle familier, som vist på følgende figur. Den første familie inkluderer CHB-baserede topologier og har været. Disse konvertere er kendte for deres høje modularitet og optimalt antal effektforstærkere til udgangsniveauer [31]. Dog kræves flere isolerede DC-kilder, hvilket nødvendiggør brugen af klodsete isolations-transformatorer eller begrænser deres anvendelighed til applikationer, der har flere isolerede DC-kilder. Desuden er ulige strømfordeling mellem de kaskaderede effektceller en af de almindelige udfordringer i denne familie. Den anden familie inkluderer NPC-baserede topologier såsom 3L-NPC og 3L-T2C konvertere. Disse konvertere er karakteriseret ved robuste effektkredsløb og let beskyttelse. Dog er dc-link-udjævning en afgørende forudsætning i kontroldesignet af disse topologier. FC-baserede topologier bruger kondensatorer som klemmekomponenter for at øge antallet af niveauer, hvilket danner en MLC-familie, der er kendt for høj fleksibilitet, høje redundanser og fejl-tolerant drift. Hybrid MLC'er dannes af grundlæggende celler af de konventionelle topologier og kombinerer derfor flere fordele af klassiske MLC'er med evnen til at producere et højt antal niveauer. MMC-topologier udgør en MLC-familie, der repræsenterer en gennembrud for HV-applikationer på grund af dens høje effektivitet og høje modularitet.

2. Almindelige Dc-Link Topologier.

   Den tre-niveaud Active NPC (ANPC) struktur har kunnet løse problemet med strømnedbrugsfordeling ved hjælp af to forskellige moduleringsmetoder kaldet moduleringsmønstre I og II. I dette tilfælde erstattes de to klemme-dioder med to aktive forstærkere for at styre strømretningen i nulpunkter. Moduleringsmønster I forårsager, at de fleste skiftetab forekommer i de ydre forstærkere af hver gren, mens mønster II flytter skiftetab til de indre forstærkere. FC-kategorien inkluderer topologier, der anvender FC'er uden en klemmed neutralpunkt og derfor ikke bringer problemet med dc-link-udjævning. I disse topologier bruges FC'er til at erstatte DC-kilderne, mens spændingsniveauer genereres. Generelt set har denne familie takket være modulariteten mulighed for at generere relativt højere niveauer sammenlignet med NPC-familien. Desuden er fleksibilitet, fejl-tolerant drift og forbedret tabfordeling mellem forstærkere fremherskende træk ved disse topologier. Hybride multineveaukonvertere (HMLC'er) kombinerer flere grundlæggende topologier for at udnytte deres respektive fordele, samtidig med at de overkommer nogle af deres begrænsninger. Hovedsageligt kan hybride topologier forbedre spændingsudjævningskapaciteten for både dc-link og FC'er samt strømnedbrugsfordelingen mellem forstærkere, samtidig med at de reducerer antallet af nødvendige aktive og passive komponenter i forhold til NPC- og FC-topologier.

3. Modulering og Kontrol.

    En klassificering af de vigtigste kontrolteknikker for multineveaukonvertere er vist på figuren nedenfor. Som ved to-niveaukonverter består den kaskadede kontrolstruktur normalt af ydre og indre kontroltrin samt modulatorblokken. Selvom de indre og ydre løkker er lignende i to-niveau- og multineveaukonvertere, skal modulatortrinet, som hovedsageligt er nødvendigt for skalare og feltorienteret kontrol (FOC), tilpasses, når antallet af niveauer stiger. I dette afsnit præsenteres først en gennemgang af de mest populære samt avancerede modulatortyper. Desuden vil kontrolteknikker, der ikke kræver en separat modulator, blive undersøgt i større detaljer.

4. Industrielle Anvendelser.

    Historisk set er CHB-invertere kendte for deres modularitet, fejl-tolerance og evne til at generere et højt antal spændingsniveauer ved kaskadeforgrening. Dog begrænser kravet om flere isolerede DC-kilder (rectifier+transformator fra industrisynsvinkel) deres anvendelighed for et bredt spektrum af effektklasser. Virkelig anvendes CHB-invertere mest i høfeffektapplikationer (fra hundredvis af kilowatt til megawatt), hvor der ikke findes komponenter til sådanne klasser. På den anden side er almindelige dc-link topologier kendte for deres anvendelse af en enkelt DC-kilde, hvilket gør dem til en god alternativ i mange applikationer såsom 3-fase industrielle systemer. De kan anvendes i mange konfigurationer som 3-grene 3-led, 3-grene 4-led, og 4-grene 4-led i motordrivere, PV-invertere, hurtige DC-ladere osv.

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respekter den originale, godt artikel værd at dele, hvis der er overtrædelse kontakt slet.