सोलिड-स्टेट ट्रांसफॉर्मर के लिए सामान्य-मोड इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफ़ेरेंस की रोकथाम

     यह लेख इस अंतर को संबोधित करता है और सामान्य डीसी-लिंक MLCs की व्यापक समीक्षा प्रस्तुत करता है, जिसमें उनकी टोपोलॉजी का विकास, विशेषताएँ, टोपोलॉजी की तुलना, मोड्यूलेशन तकनीकें, नियंत्रण रणनीतियाँ, और औद्योगिक अनुप्रयोग क्षेत्र शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, भविष्य की दृष्टिकोण और सुझावों का चर्चा की गई है ताकि शोधकर्ताओं और इंजीनियरों को इन कन्वर्टरों के संभावित अनुप्रयोगों और लाभों की बेहतर समझ हो सके।

1.परिचय।

     MLCs के प्रमुख विकास चरणों को ध्यान में रखते हुए, मौजूदा MLC टोपोलॉजियों को कुछ परिवारों में विभाजित किया जा सकता है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है। पहला परिवार CHB-आधारित टोपोलॉजियों को शामिल करता है और इन कन्वर्टरों में उच्च मॉड्यूलरिटी और आउटपुट स्तरों के लिए एक ऑप्टिमल नंबर की शक्ति स्विचेज होती है [31]। हालांकि, इनमें एक से अधिक अलग-अलग डीसी स्रोतों की आवश्यकता होती है, जिससे बड़े आयाम के अलगाव ट्रांसफॉर्मरों का उपयोग या उनकी रोजगारी को विभिन्न अलग-अलग डीसी स्रोतों वाले अनुप्रयोगों तक सीमित करना पड़ता है। इसके अतिरिक्त, घटकों के बीच असमान शक्ति साझा करना इस परिवार का एक सामान्य चुनौती है। दूसरा परिवार NPC-आधारित टोपोलॉजियों जैसे 3L-NPC और 3L-T2C कन्वर्टरों को शामिल करता है। इन कन्वर्टरों की विशेषता शक्तिशाली शक्ति सर्किट और सीधी सुरक्षा है। हालांकि, डीसी-लिंक बैलेंसिंग इन टोपोलॉजियों के नियंत्रण डिजाइन में एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है। FC-आधारित टोपोलॉजियाँ क्लैम्पिंग घटकों के रूप में कैपेसिटरों का उपयोग करती हैं ताकि स्तरों की संख्या बढ़ाई जा सके, जिससे एक MLC परिवार बनता है जो उच्च लचीलेपन, उच्च अतिरिक्तता और फ़ॉल्ट-टोलरेंट संचालन से विशिष्ट होता है। हाइब्रिड MLCs अनुसंधानीय टोपोलॉजियों के मूल कोशिकाओं से बनाए जाते हैं, इसलिए ये क्लासिक MLCs के कई लाभों को जोड़ते हैं और उच्च संख्या के स्तरों का उत्पादन करने की क्षमता रखते हैं। MMC टोपोलॉजियाँ एक MLC परिवार बनाती हैं जो HV अनुप्रयोगों के लिए एक उल्लेखनीय उपलब्धि हैं क्योंकि इनकी उच्च दक्षता और उच्च मॉड्यूलरिटी होती है।

2. सामान्य डीसी-लिंक टोपोलॉजियाँ।

    तीन-स्तरीय सक्रिय NPC (ANPC) संरचना दो अलग-अलग मोड्यूलेशन तकनीकों, जिन्हें मोड्यूलेशन पैटर्न I और II कहा जाता है, का उपयोग करके शक्ति नुकसान साझा करने की समस्या को संबोधित करने में सक्षम है। जिसमें दो क्लैम्पिंग डायोडों को दो सक्रिय स्विचों से बदल दिया जाता है ताकि शून्य स्थितियों में धारा प्रवाह की दिशा को नियंत्रित किया जा सके। मोड्यूलेशन पैटर्न I द्वारा प्रत्येक पैर के बाहरी स्विचों में अधिकांश स्विचिंग नुकसान होता है, जबकि पैटर्न II स्विचिंग नुकसान को आंतरिक स्विचों पर स्थानांतरित करता है। FC श्रेणी में ऐसी टोपोलॉजियाँ शामिल हैं जो एक क्लैम्प्ड न्यूट्रल बिंदु के बिना FCs का उपयोग करती हैं, और इसलिए डीसी-लिंक बैलेंसिंग की समस्या नहीं लाती हैं। इन टोपोलॉजियों में, FCs डीसी-स्रोतों को बदलते हैं जबकि वोल्टेज स्तर उत्पन्न करते हैं। सामान्य रूप से, मॉड्यूलरिटी के कारण, यह परिवार NPC परिवार की तुलना में अपेक्षाकृत उच्च स्तर उत्पन्न करने की क्षमता रखता है। इसके अलावा, लचीलेपन, फ़ॉल्ट-टोलरेंट संचालन, और स्विचों के बीच सुधार नुकसान साझा करने की विशेषताएँ इन टोपोलॉजियों की प्रमुख विशेषताएँ हैं। हाइब्रिड मल्टीलेवल कन्वर्टर (HMLCs) अनेक मूल टोपोलॉजियों को जोड़ते हैं ताकि उनके संबंधित लाभों का उपयोग किया जा सके, जबकि उनकी कुछ सीमाओं को दूर किया जा सके। मुख्य रूप से, हाइब्रिड टोपोलॉजियाँ डीसी-लिंक और FCs के लिए वोल्टेज बैलेंसिंग क्षमताओं को सुधार सकती हैं और स्विचों के बीच शक्ति नुकसान वितरण को सुधार सकती हैं, जबकि NPC और FC टोपोलॉजियों की तुलना में आवश्यक सक्रिय और निष्क्रिय घटकों की संख्या को कम करती हैं।

3. मोड्यूलेशन और नियंत्रण।

    बहुस्तरीय कन्वर्टरों के लिए प्रमुख नियंत्रण तकनीकों का वर्गीकरण नीचे दिखाया गया है। दो-स्तरीय कन्वर्टर की तरह, जटित नियंत्रण संरचना आमतौर पर बाहरी और आंतरिक नियंत्रण चरणों के साथ-साथ मोड्यूलेटर ब्लॉक से गुजरती है। हालांकि, आंतरिक और बाहरी लूप दो-स्तरीय और बहुस्तरीय कन्वर्टरों में समान होते हैं, मोड्यूलेटर चरण, जो ज्यादातर स्केलर और फील्ड-ओरिएंटेड नियंत्रण (FOC) तकनीकों के लिए आवश्यक होता है, इसकी संख्या बढ़ने पर अनुकूलित किया जाना चाहिए। इस खंड में, पहले, सबसे लोकप्रिय और उन्नत मोड्यूलेटरों की समीक्षा प्रस्तुत की जाती है। साथ ही, अलग-अलग मोड्यूलेटर की आवश्यकता नहीं वाली नियंत्रण तकनीकों को अधिक विस्तार से जांचा जाएगा।

4. औद्योगिक अनुप्रयोग।

    ऐतिहासिक रूप से, CHB इनवर्टर उनकी मॉड्यूलरिटी, फ़ॉल्ट टोलरेंस, और कोशिकाओं को जटित करके उच्च संख्या के वोल्टेज स्तर उत्पन्न करने की क्षमता से विशिष्ट हैं। हालांकि, एक से अधिक अलग-अलग डीसी स्रोतों (रेक्टिफायर+ट्रांसफॉर्मर औद्योगिक दृष्टिकोण से) की आवश्यकता उनकी लागत की विस्तार को सीमित करती है। वास्तव में, CHB इनवर्टर अधिकांशतः उच्च शक्ति अनुप्रयोगों (सैकड़ों किलोवाट से लेकर मेगावाट तक) में इस्तेमाल किए जाते हैं जहाँ ऐसी रेटिंग के लिए उपलब्ध घटक नहीं होते हैं। दूसरी तरफ, सामान्य डीसी-लिंक टोपोलॉजियाँ एक एकल डीसी स्रोत का उपयोग करने से विशिष्ट होती हैं, जिससे वे विभिन्न अनुप्रयोगों जैसे 3-फेज औद्योगिक प्रणालियों में एक अच्छा विकल्प बनती हैं। वास्तव में, उन्हें मोटर ड्राइव, PV इनवर्टर, तेज डीसी चार्जर आदि में 3-पैर 3-वायर, 3-पैर 4-वायर, और 4-पैर 4-वायर जैसी कई व्यवस्थाओं में इस्तेमाल किया जा सकता है।

स्रोत: IEE-Business Xplore

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