Κοινό-τρόπος Ηλεκτρομαγνητική Επέμβαση: Μείωση για Σταθερότατους Μετατροπείς
Αυτό το άρθρο καλύπτει αυτό το κενό παρουσιάζοντας μια εξεταστική ανασκόπηση των κοινών dc-link MLCs, καλύπτοντας την τοπολογική εξέλιξή τους, τα χαρακτηριστικά, τη σύγκριση των τοπολογιών, τις τεχνικές μοντουλασίας, τις στρατηγικές ελέγχου και τους βιομηχανικούς τομείς εφαρμογής. Επιπλέον, συζητούνται μελλοντικές προοπτικές και συστάσεις για να παράσχει στους ερευνητές και τους μηχανικούς καλύτερη κατανόηση των δυνατών εφαρμογών και των πλεονεκτήματων αυτών των μετατροπέων.
1.Εισαγωγή.
Λαμβάνοντας υπόψη τις κύριες εξελικτικές φάσεις των MLCs, οι υπάρχουσες τοπολογίες MLCs μπορούν να κατατάσσονται σε οικογένειες, όπως εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα. Η πρώτη οικογένεια περιλαμβάνει τοπολογίες με βάση CHB και έχει υψηλή μοντουλικότητα και βέλτιστο αριθμό διακόπτων εξόδου [31]. Ωστόσο, απαιτούνται πολλαπλοί απομονωμένοι DC πηγές, που απαιτούν τη χρήση μεγάλων απομονωτικών μετατροπευτών ή περιορίζουν την εφαρμοσιμότητά τους σε εφαρμογές με πολλαπλές απομονωμένες DC πηγές. Επιπλέον, η άνιση κατανομή της ισχύος μεταξύ των κατεπειγόντων κυψελών είναι ένας από τους κοινούς προσκόμματα σε αυτή την οικογένεια. Η δεύτερη οικογένεια περιλαμβάνει τοπολογίες με βάση NPC, όπως 3L-NPC και 3L-T2C μετατροπείς. Αυτοί οι μετατροπείς χαρακτηρίζονται από ανθεκτικά ηλεκτρικά κύκλωματα και απλή προστασία. Ωστόσο, η ισορροπία της dc-link είναι θεμελιώδης απαίτηση στον σχεδιασμό ελέγχου αυτών των τοπολογιών. Οι τοπολογίες με βάση FC χρησιμοποιούν καταστροφικά συστήματα ως συστατικά στοιχεία για να αυξήσουν τον αριθμό των επιπέδων, δημιουργώντας μια οικογένεια MLCs με υψηλή ευελιξία, υψηλή επικουρικότητα και λειτουργία ανοχής σε σφάλματα. Οι υβριδικοί MLCs σχηματίζονται από βασικές κυψέλες των παραδοσιακών τοπολογιών και, επομένως, συνδυάζουν πολλά πλεονεκτήματα των κλασικών MLCs με τη δυνατότητα να παράγουν υψηλό αριθμό επιπέδων. Οι τοπολογίες MMC αποτελούν μια οικογένεια MLCs που αντιπροσωπεύει μια διαλείμματα για HV εφαρμογές λόγω της υψηλής αποτελεσματικότητας και μοντουλικότητας.
2. Κοινές Τοπολογίες Dc-Link.
Η τριεπίπεδη δομή Active NPC (ANPC) έχει επιτύχει την αντιμετώπιση του ζητήματος της κατανομής των απωλειών ισχύος μέσω της χρήσης δύο διαφορετικών τεχνικών μοντουλασίας, οι οποίες ονομάζονται μοντουλασία I και II. Στις οποίες, τα δύο καταστροφικά διόδια αντικαθίστανται με δύο ενεργά διακόπτες για τον έλεγχο της κατεύθυνσης ροής του ρεύματος σε καταστάσεις μηδενικού. Η μοντουλασία I προκαλεί το μεγαλύτερο μέρος των απωλειών μετατροπής να συμβαίνει στους εξωτερικούς διακόπτες κάθε πόδα, ενώ η μοντουλασία II μετακινεί τις απώλειες μετατροπής στους εσωτερικούς διακόπτες. Η κατηγορία FC περιλαμβάνει τις τοπολογίες που χρησιμοποιούν FCs χωρίς καταστροφικό ουδέτερο σημείο και, επομένως, δεν εισάγουν το ζήτημα της ισορροπίας της dc-link. Σε αυτές τις τοπολογίες, τα FCs χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν τις dc-πηγές ενώ παράγουν επίπεδα τάσης. Γενικά, λόγω της μοντουλικότητας, αυτή η οικογένεια έχει τη δυνατότητα να παράγει σχετικά υψηλότερα επίπεδα σε σύγκριση με την οικογένεια NPC. Επιπλέον, η ευελιξία, η λειτουργία ανοχής σε σφάλματα και η βελτιωμένη κατανομή των απωλειών μεταξύ των διακόπτων είναι ξεχωριστά χαρακτηριστικά αυτών των τοπολογιών. Οι υβριδικοί πολυεπίπεδοι μετατροπείς (HMLCs) συνδυάζουν πολλές βασικές τοπολογίες για να εκμεταλλευτούν τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα, ενώ ξεπερνούν κάποιες από τις περιορισμούς τους. Προκειμένου, οι υβριδικές τοπολογίες μπορούν να βελτιώσουν τις δυνατότητες ισορροπίας της dc-link και των FCs, καθώς και την κατανομή των απωλειών ισχύος μεταξύ των διακόπτων, μειώνοντας τον αριθμό των απαιτούμενων ενεργών και παθητικών συστατικών σε σύγκριση με τις τοπολογίες NPC και FC.
3. Μοντουλασία και Έλεγχος.
Μια ταξινόμηση των κυριότερων τεχνικών ελέγχου για πολυεπίπεδους μετατροπείς είναιδείχνει στο παρακάτω σχήμα. Όπως και με τον διπλό επίπεδο μετατροπέα, η καταστροφική δομή ελέγχου συνήθως αποτελείται από εξωτερικά και εσωτερικά στάδια ελέγχου, εκτός από το μπλοκ μοντουλασίας. Παρόλο που τα εσωτερικά και εξωτερικά κύκλωματα είναι παρόμοια στους διπλό επίπεδο και πολυεπίπεδο μετατροπείς, το στάδιο μοντουλασίας, το οποίο είναι κυρίως απαραίτητο για τεχνικές σκαλαρικού και οριευμένου ελέγχου (FOC), πρέπει να προσαρμοστεί ως ο αριθμός των επιπέδων αυξάνεται. Σε αυτή την ενότητα, πρώτα, παρουσιάζεται μια ανασκόπηση των πιο δημοφιλών, καθώς και προηγμένων μοντουλατόρων. Επίσης, οι τεχνικές ελέγχου που δεν απαιτούν ξεχωριστό μοντουλατόρα θα εξεταστούν πιο λεπτομερώς.
4. Βιομηχανικές Εφαρμογές.
Ιστορικά, οι CHB μετατροπείς χαρακτηρίζονται από τη μοντουλικότητα, την ανοχή σε σφάλματα και τη δυνατότητα να παράγουν υψηλό αριθμό επιπέδων τάσης με την κατεπειγόντων κυψέλων. Ωστόσο, η απαίτηση πολλαπλών απομονωμένων DC πηγών (ωθητής+μετατροπέας από τη βιομηχανική άποψη) περιορίζει την εφαρμοσιμότητά τους για μεγάλο φάσμα επιπέδων ισχύος. Πράγματι, οι CHB μετατροπείς χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές υψηλής ισχύος (από εκατοντάδες κιλοβατών έως μεγαβάτους) όπου δεν υπάρχουν διαθέσιμα συστατικά για τέτοια επίπεδα. Από την άλλη πλευρά, οι κοινές τοπολογίες dc-link χαρακτηρίζονται από τη χρήση μιας μόνης DC πηγής, κάνοντάς τις καλή εναλλακτική σε διάφορες εφαρμογές, όπως 3-φασικά βιομηχανικά συστήματα. Πράγματι, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλές διατάξεις, όπως 3-πόδια 3-τρίχια, 3-πόδια 4-τρίχια και 4-πόδια 4-τρίχια σε οδηγούς μοτέρων, PV μετατροπείς, γρήγορους DC φορτιστές κλπ.
Πηγή: IEEE Xplore
Δήλωση: Σεβασμός στο πρωτότυπο, καλά άρθρα αξίζουν κοινή χρήση, εάν υπάρχει παραβίαση δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας επικοινωνήστε για διαγραφή.
