Smanjenje zajedničkog načina elektromagnetske interferencije za čvrste transformator

     Ovaj članak popravlja taj nedostatak pružanjem temeljnog pregleda uobičajenih MLC-ova sa spojnicom naponskog strujnog kruga (dc-link), pokrivajući njihov evolutivni razvoj, značajke, usporedbu topologija, tehnike modulacije, strategije upravljanja i industrijske područje primjene. Također se raspravlja o budućim perspektivama i preporukama kako bi istraživačima i inženjerima omogućili bolje razumijevanje potencijalnih primjena i prednosti ovih pretvarača.

1.Uvod.

     Uzimajući u obzir glavne evolutivne faze MLC-ova, postojeće topologije MLC-ova mogu se klasificirati u nekoliko familija, kao što je prikazano na sljedećoj slici. Prva familija uključuje topologije temeljene na CHB i bile su. Ovi pretvarači imaju visoku modularnost i optimalan broj snaga za izlazne nivoje [31]. Međutim, potrebni su višestruki izolirani DC izvori, što zahtijeva upotrebu gruba izolacijska transformatora ili ograničava njihovu primjenjivost na aplikacije koje imaju nekoliko izoliranih DC izvora. Također, neravnomjerno dijeljenje snage između kaskadnih snaga je jedan od uobičajenih izazova u ovoj familiji. Druga familija uključuje topologije temeljene na NPC-u, poput 3L-NPC i 3L-T2C pretvarača. Ovi pretvarači karakteriziraju se robustnim snaga i jednostavnim zaštitama. Međutim, ravnoteža dc-linka jest ključno zahtjev u projektiranju upravljanja ovih topologija. Topologije temeljene na FC-u koriste kondenzatore kao komponente za zatvaranje kako bi povećali broj nivoa, formirajući familiju MLC-ova karakteriziranu visokom fleksibilnošću, visokim redundantnostima i operacijom otpornom na greške. Hibridi MLC-ovi stvaraju se osnovnim celinama konvencionalnih topologija i, stoga, kombiniraju nekoliko prednosti klasičnih MLC-ova s sposobnošću proizvodnje visokog broja nivoa. Topologije MMC-a čine familiju MLC-ova koja predstavlja propust za HV primjene zbog svoje visoke učinkovitosti i visoke modularnosti.

2. Uobičajene topologije dc-linka.

   Tri-nivoza aktivna NPC (ANPC) struktura uspjela je riješiti problem dijeljenja gubitaka snage putem upotrebe dvije različite tehnike modulacije poznate kao modeli I i II. U kojima se dva kondenzatorska dioda zamjenjuju s dvije aktivne prekidače kako bi se kontrolirao smjer toka struje u nultim stanjima. Model I uzrokuje da se većina gubitaka prekidača dogodi u vanjskim prekidačima svake noge, dok model II premješta gubitke prekidača na unutarnje prekidače. Kategorija Fc uključuje topologije koje koriste Fc-ove bez zategnutog neutralnog točka i, stoga, ne dovode do problema ravnoteže dc-linka. U tim topologijama, Fc-ovi koriste se za zamjenu DC-izvora dok generiraju nivoje napona. Općenito, zahvaljujući modularnosti, ova familija ima sposobnost generiranja relativno viših nivoa u usporedbi s NPC familijom. Također, fleksibilnost, operacija otporna na greške i poboljšano dijeljenje gubitaka između prekidača su istaknute značajke ovih topologija. Hibridni višenivozni pretvarači (HMLC-ovi) kombiniraju više osnovnih topologija kako bi iskoristili njihove odgovarajuće prednosti, a istodobno prevladali neke njihove ograničenja. Predominantno, hibridne topologije mogu poboljšati sposobnosti ravnoteže napona za obje, dc-link i Fc-ove, te distribuciju gubitaka snage preko prekidača, dok smanjuju broj potrebnih aktivnih i pasivnih komponenata u usporedbi s NPC i Fc topologijama.

3. Modulacija i upravljanje.

    Klasifikacija glavnih tehnika upravljanja višenivoznim pretvaračima prikazana je na slici ispod. Kao i kod dvonivoznog pretvarača, kaskadna struktura upravljanja obično sastoji se od vanjskih i unutarnjih etapa upravljanja uz blok modulatora. Iako su unutarnji i vanjski petlje slični u dvonivoznim i višenivoznim pretvaračima, etapa modulatora, koja je uglavnom potrebna za skalarnu i polje-orijentiranu kontrolu (FOC), treba se prilagoditi kako broj nivoa raste. U ovom odlomku, najprije se prikazuje pregled najpopularnijih, kao i naprednih modulatora. Također će se detaljnije istražiti tehnike upravljanja koje ne zahtijevaju zasebni modulator.

4. Industrijske primjene.

    Istorijatski, CHB pretvarači karakterizirani su svojom modularnošću, otpornosti na greške i sposobnošću generiranja visokog broja nivoa napona putem kaskadnih celina. Međutim, zahtjev za više izoliranih DC izvora (rectifier+transformer s industrijalne perspektive) ograničava njihovu primjenjivost za širok spektar snaga. Zapravo, CHB pretvarači uglavnom se koriste u visokosnatnim aplikacijama (od stotina kilovata do megawata) gdje nema dostupnih komponenata za takve snage. S druge strane, uobičajene topologije dc-linka karakterizirane su upotrebom jednog DC izvora, čime postaju dobra alternativa u različitim aplikacijama, poput 3-faznih industrijskih sustava. Zapravo, mogu se koristiti u mnogim konfiguracijama, poput 3-noge 3-žice, 3-noge 4-žice i 4-noge 4-žice u pogonskim uređajima, PV pretvaračima, brzim DC punjačima itd.

Izvor: IEEE Xplore

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vrijede podijeliti, ako postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte za brisanje.