Pag-iwas sa Common-mode Electromagnetic Interference para sa Solid-state Transformers

     Ang artikulong ito ay nagbibigay ng komprehensibong pagtingin sa mga karaniwang dc-link MLCs, na sumasaklaw sa kanilang topological evolution, mga katangian, paghahambing ng mga topolohiya, mga teknik ng modulation, estratehiyang pangkontrol, at industriyal na mga aplikasyon.  Bukod dito, ang mga perspektiba sa hinaharap at rekomendasyon ay dinidiskusyon upang magbigay ng mas mabuting pag-unawa sa mga mananaliksik at inhenyero tungkol sa potensyal na mga aplikasyon at mga benepisyo ng mga converter na ito.

1.Pagkakakilanlan.

     Sa pag-consider ng mga pangunahing yugto ng ebolusyon ng MLCs, ang umiiral na mga topolohiya ng MLC ay maaaring ikategorya sa ilang pamilya, tulad ng ipinapakita sa sumusunod na larawan. Ang unang pamilya ay kasama ang mga topolohiya na batay sa CHB at mayroon na. Ang mga converter na ito ay may mataas na modularidad at optimal na bilang ng mga switch ng lakas para sa mga antas ng output [31]. Gayunpaman, kinakailangan ang maramihang hiwalay na DC sources, kaya nangangailangan ng malalaking isolation transformers o limitado ang kanilang paggamit sa mga aplikasyon na may maramihang hiwalay na DC sources. Bukod dito, ang hindi pantay na pagbahagi ng lakas sa pagitan ng mga cascaded power cells ay isa sa mga karaniwang hamon sa pamilyang ito. Ang ikalawang pamilya ay kasama ang mga topolohiya na batay sa NPC tulad ng 3L-NPC at 3L-T2C converters. Ang mga converter na ito ay may robust na circuit ng lakas at straightforward na proteksyon. Gayunpaman, ang pagbalanse ng dc-link ay isang mahalagang requirement sa disenyo ng kontrol ng mga topolohiyang ito. Ang FC-based topolohiya ay gumagamit ng capacitors bilang clamping components upang taasan ang bilang ng mga antas, na nagtatagpuan sa isang MLC pamilya na may mataas na flexibility, mataas na redundancies, at fault-tolerant na operasyon. Ang Hybrid MLCs ay nabuo sa pamamagitan ng basic cells ng mga conventional na topolohiya, kaya't naglalayong pagsamahin ang maraming mga benepisyo ng classical MLCs kasama ang kakayahang lumikha ng mataas na bilang ng mga antas. Ang MMC topolohiya ay bumubuo ng isang MLC pamilya na kumakatawan sa isang breakthrough para sa HV applications dahil sa kanyang mataas na efisyensiya at mataas na modularidad.

2. Karaniwang Dc-Link Topolohiya.

   Ang three-level Active NPC (ANPC) structure ay nakapag-address ng isyu ng power loss sharing sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang iba't ibang teknik ng modulation na tinatawag na modulation patterns I at II. Kung saan ang dalawang clamping diodes ay pinapalitan ng dalawang aktibong switches upang kontrolin ang direksyon ng pagtumawid ng kuryente sa zero states. Ang modulation pattern I ay nagdudulot ng karamihan ng switching loss sa mga outer switches ng bawat leg, samantalang ang pattern II ay inililipat ang switching losses sa inner switches. Ang Fc category ay kasama ang mga topolohiya na gumagamit ng FCs nang walang clamped neutral point, at kaya naman, hindi nagdudulot ng isyu ng dc-link balancing. Sa mga topolohiyang ito, ang FCs ay ginagamit upang palitan ang mga dc-sources habang ginagawa ang mga antas ng voltage. Sa pangkalahatan, dahil sa modularidad, ang pamilyang ito ay may kakayahang lumikha ng mas mataas na antas kumpara sa NPC pamilya. Bukod dito, ang flexibility, fault-tolerant na operasyon, at improved loss sharing sa pagitan ng mga switch ay prominent na mga katangian ng mga topolohiyang ito. Ang Hybrid multilevel converters (HMLCs) ay nagpapagsamahin ng maraming fundamental na topolohiya upang gamitin ang kanilang mga katangian, habang nalalampasan ang ilang kanilang mga limitasyon. Paghahanda, ang hybrid topolohiya ay maaaring mapabuti ang kakayahang balansehin ang voltage para sa parehong dc-link at FCs, at ang pagbahagi ng power loss sa pagitan ng mga switch, habang binabawasan ang bilang ng kinakailangang aktibong at pasibong component kapag ihinalo sa NPC at FC topolohiya.

3. Modulation at Kontrol.

    Ang klase ng mga pangunahing teknik ng kontrol para sa multilevel converters ay ipinapakita sa larawan sa ibaba. Tulad ng two-level converter, ang cascaded control structure ay karaniwang binubuo ng outer at inner control stages bukod pa sa modulator block. Bagama't ang inner at outer loops ay parihaba sa two-level at multilevel converters, ang modulator stage, na pangunahing kinakailangan para sa scalar at field-oriented control (FOC) techniques, kailangang i-adapt bilang tumaas ang bilang ng mga antas. Sa seksyong ito, una, ang isang review ng mga pinaka-popular, pati na rin advanced na modulators, ay ipinapakita. Bukod dito, ang mga teknik ng kontrol na hindi nangangailangan ng hiwalay na modulator ay aangkinin sa higit na detalye.

4. Industriyal na Aplikasyon.

    Historikal na, ang mga CHB inverters ay kilala sa kanilang modularidad, fault tolerance, at kakayahang lumikha ng mataas na bilang ng mga antas ng voltage sa pamamagitan ng cascading cells. Gayunpaman, ang pangangailangan ng maramihang hiwalay na DC sources (rectifier+transformer mula sa pananaw ng industriya) ay limitado ang kanilang paggamit para sa malawak na range ng power ratings. Tatsulok, ang mga CHB inverters ay kadalasang ginagamit sa high-power applications (na may saklaw mula sa daang libong watts hanggang megawatts) kung saan walang available na mga component para sa ganitong ratings. Sa kabilang banda, ang mga karaniwang dc-link topolohiya ay kilala sa paggamit ng single DC source kaya sila ay isang magandang alternatibo sa iba't ibang aplikasyon tulad ng 3-phase industrial systems. Tatsulok, maaari silang gamitin sa maraming konfigurasyon tulad ng 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, at 4-Leg 4-Wire sa motor drives, PV inverters, fast DC chargers, atbp.

Source: IEEE Xplore

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.