Yhteismoodin sähkömagneettisen häiriön vähentäminen kiinteän aineen muuntimissa

     Tämä artikkeli täyttää tämän aukon esittelemällä yksityiskohtaisen katsauksen yleisiin jänniteketjuun liittyviin monitasoisiin muuntimiin (MLC), jotka kattavat niiden topologisen kehityksen, ominaisuudet, topologioiden vertailun, modulaatiomenetelmät, ohjausstrategiat ja teolliset sovellusalat. Lisäksi tulevaisuuden näkymistä ja suosituksista keskustellaan antamaan tutkijoille ja insinööreille parempi ymmärrys näiden muuntimien mahdollisista sovelluksista ja etuista.

1.Johdanto.

     Miten MLC:n tärkeät evoluutiofaseit huomioidaan, olemassa olevia MLC-topologioita voidaan luokitella joillekin perheille, kuten seuraavassa kuvassa on näytetty. Ensimmäinen perhe sisältää CHB-pohjaisia topologioita, ja näillä muuntimilla on korkea modulaarisuus ja optimaalinen määrä vahvistussulkureita tulostustasoille [31]. Kuitenkin useita erillisiä DC-lähdejä vaaditaan, mikä edellyttää valtavia eristysmuuntajia tai rajoittaa niiden käyttöä sovelluksiin, joissa on useita erillisiä DC-lähdejä. Lisäksi epätasapainoinen voiman jakautuminen kaskadeissa on yksi yleisimmistä haasteista tässä perheessä. Toinen perhe sisältää NPC-pohjaisia topologioita, kuten 3L-NPC- ja 3L-T2C-muuntimet. Nämä muuntimet ovat tunnistettavissa robusteilla voimakireillä ja suoraviivaisella suojalla. Kuitenkin dc-linkin tasapainottaminen on olennainen vaatimus näiden topologioiden ohjaussuunnittelussa. FC-pohjaiset topologiat käyttävät kondensaattoreita piilokomponentteina lisätään tason määrää, muodostaen MLC-perhe, joka on tunnistettavissa korkealla joustavuudella, korkealla päällekkäisyydellä ja sietovirheellä toiminnalla. Hybrid MLC:t muodostetaan perinteisten topologioiden perustavanlaatuisista soluista, ja siksi ne yhdistävät useita klassisten MLC:n etuja kyvyn tuottaa suuri määrä tasot. MMC-topologiat muodostavat MLC-perhe, joka edustaa läpimurtoa HV-sovelluksissa sen korkean tehon ja korkean modulaarisuuden vuoksi.

2. Yleiset Dc-Link Topologiat.

    Kolmen tason aktiivinen NPC (ANPC) -rakenne on pystynyt käsittelemään voimakulun jakamisongelmaa käyttämällä kahta erilaista modulaatiomenetelmää, nimeltään modulaatiomallit I ja II. Joissa kaksi piilodiodia on korvattu kahdella aktiivisella sulkuvaluilla ohjatakseen virran suuntaa nolla-tiloissa. Modulaatiomalli I aiheuttaa enimmäkseen vaihdonsuljetusmenetyksiä jokaisen jalkan ulkoisissa sulkuvaluissa, kun taas malli II siirtää vaihdonsuljetusmenetykset sisäisiin sulkuvaluille. FC-kategoria sisältää topologioita, jotka käyttävät FC:itä ilman neutraalin pisteen kiintiötä, eikä siten tuo dc-linkin tasapainottamisongelmaa. Näissä topologioissa FC:tä käytetään dc-lähteiden korvaamiseen ja jännitetason tuottamiseen. Yleisesti ottaen tämä perhe kykenee tuottamaan suhteellisen korkeampia tasot verrattuna NPC-perheeseen. Lisäksi joustavuus, sietovirheellä toiminta ja parannettu menetysten jakautuminen sulkuvaluissa ovat näiden topologioiden huomattavia ominaisuuksia. Hybrid-monitasoiset muuntimet (HMLC) yhdistävät useita perustopologioita hyödyntääkseen niiden omia etuja, samalla selviytyen osasta niiden rajoitteista. Pääasiassa hybriditopologiat voivat parantaa jännitelinkin ja FC:n tasapainointikykyä sekä voimanmenetysten jakautumista sulkuvaluissa, vähentäen samalla tarvittavien aktiivisten ja passiivisten komponenttien määrää verrattuna NPC- ja FC-topologioihin.

3. Modulaatio ja Ohjaus.

    Suuren monitasoisen muuntimen ohjaustekniikoiden luokittelu on näkyvissä alla olevassa kuvassa. Kuten kaksitasoisessa muuntimessa, kaskadekontrollirakenne koostuu yleensä ulkoisista ja sisäisistä ohjausvyöhykkeistä sekä modulaattori-lohkusta. Vaikka sisäiset ja ulkoiset silmukat ovat samankaltaisia kaksitasoisissa ja monitasoisissa muuntimissa, modulaattori-osio, joka on pääasiassa tarpeellinen skalaaristen ja kenttäsuuntautuneiden ohjaustekniikoiden (FOC) kannalta, pitää mukautua, kun tason määrä kasvaa. Tässä osiossa ensin esitetään yleisimpien sekä edistyneiden modulaattorien katsaus. Myös ohjaustekniikkojen, jotka eivät vaadi erillistä modulaattoria, tarkastellaan tarkemmin.

4. Teolliset Sovellukset.

    Historiallisesti CHB-inversiorit on tunnistettavissa niiden modulaarisuudella, sietovirheellä toiminnalla ja kyvyn tuottaa suuri määrä jännitetasoja kaskadeilla. Kuitenkin useiden erillisien DC-lähdeiden (rectifier+transformer teollisuuden näkökulmasta) vaatimus rajoittaa niiden soveltuvuutta laajaan tietysti voimavaraluokkiin. Todellakin, CHB-inversiot käytetään pääasiassa suurvoimaisissa sovelluksissa (sataja kilowatteja megawatteihin), joissa ei ole saatavilla sellaisia komponentteja. Toisaalta, yleiset dc-link topologiat ovat tunnistettavissa yhden DC-lähdeen käytöllä, mikä tekee niistä hyvän vaihtoehdon monissa sovelluksissa, kuten kolmifasede teollisuusjärjestelmissä. Todellakin, niitä voidaan käyttää monissa konfiguraatioissa, kuten 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, ja 4-Leg 4-Wire moottorivoimalaitoksissa, PV-inversioreissa, nopeissa DC-latauksissa, jne.

Lähde: IEEE Xplore

Lauseke: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitava, jos on oikeudenvastaisuutta, ota yhteyttä poistettavaksi.