Közös módú elektromágneses zavar csökkentése szilárdtest-transzformátorok esetén
Ez a cikk ezt a hiányosságot orvosolja, átfogó áttekintést nyújtva a gyakori dc-link MLC-kről, abban foglalva a topológikus evolúciójukat, jellemzőiket, topológiai összehasonlításukat, modulációs technikáikat, irányítási stratégiáikat és ipari alkalmazási területeiket. Ezenkívül a jövőbeli perspektívákat és ajánlásokat is megvizsgáljuk, hogy kutatóknak és mérnököknek jobb megértést adjunk ezeknek a konvertereknek potenciális alkalmazásairól és előnyeiről.
1.Bevezetés.
A MLC-k főbb evolúciós szakaszait figyelembe véve a meglévő MLC-topológiákat kategóriákba sorolhatjuk, ahogy az alábbi ábrán látható. Az első család a CHB-alapú topológiákat tartalmazza, amelyek magas modularitást és optimális huzamosítószámot biztosítanak a kimeneti szintekhez [31]. Ugyanakkor több elkülönített DC-forrásra van szükség, ami hatalmas izolációs transzformátorok használatát vagy korlátozott alkalmazhatóságukat jelenti olyan alkalmazásokban, ahol több elkülönített DC-forrás található. Emellett a kaskádolt teljesítményegységek közötti egyenlőtlen teljesítményosztás is egy közös kihívás ebben a családban. A második család NPC-alapú topológiákat tartalmaz, mint például a 3L-NPC és a 3L-T2C konverterek. Ezek a konverterek erős teljesítménykörökkel és egyszerű védelmi rendszerekkel rendelkeznek. Azonban a dc-link egyensúlya egy fontos követelmény ezek topológiáinak irányítási tervezésében. A FC-alapú topológiák kondenzátorokat használnak rögzítő komponenseként, növelve a szintek számát, így egy MLC-családot hoznak létre, amelyet magas rugalmasság, nagy redundancia és hibatűrési működés jellemez. A hibrid MLC-k a hagyományos topológiák alapvető egységeiből állnak, és így kombinálják a klasszikus MLC-k több előnyét a sok szintű kimenet előállításával. Az MMC topológiák egy MLC-családot képeznek, amely a magas hatékonyság és modularitás miatt jelent úttörő fejlesztést a magfeszültségű alkalmazások számára.
2. Gyakori Dc-Link Topológiák.
A háromszintű Aktív NPC (ANPC) szerkezet képes kezelni a teljesítményveszteség osztásának problémáját két különböző modulációs technika, a modulációs minta I és II segítségével, amelyekben a két rögzítő diódát két aktív kapcsolóval helyettesítik a nullállapotban a működés irányának ellenőrzésére. A modulációs minta I a legtöbb kapcsolóveszteséget minden láb külső kapcsolóihoz viszi, míg a minta II a belső kapcsolókra tolja át a veszteségeket. A FC kategória olyan topológiákat tartalmaz, amelyek FC-kat használnak anélkül, hogy rögzített neutrális pontot alkalmaznanak, és így nem okoznak dc-link egyensúlyi problémát. Ezekben a topológiában a FC-k a DC-forrásokat helyettesítik, miközben feszültségszinteket generálnak. Általánosságban, a modularitás révén ez a család képes viszonylag magasabb szinteket előállítani, mint az NPC család. Továbbá, a rugalmasság, a hibatűrési működés és a kapcsolók közötti javított veszteségosztás kiemelkedő jellemzői ezeknek a topológiáknak. A hibrid többszintű konverterek (HMLCs) több alapvető topológiát kombinálnak, hogy kihasználhassák azok előnyeit, miközben túlmozgatják néhány korlátozásukat. Főleg a hibrid topológiák javíthatják a dc-link és a FC-ek feszültség-egyensúlyi képességeit, valamint a kapcsolók közötti teljesítményveszteség elosztását, miközben csökkentik a szükséges aktív és passzív komponensek számát, ha összevetjük az NPC és FC topológiákkal.
3. Moduláció és Irányítás.
A multiszintű konverterek fő irányítási technikáinak osztályozása a lenti ábrán látható. A két szintű konverter esetében hasonlóan, a kaskádolt irányítási szerkezet általában külső és belső irányítási szakaszokat tartalmaz, valamint a modulátor blokkot. Bár a belső és külső hurok hasonló a két szintű és multiszintű konverterekben, a modulátor szakasz, amely főleg a skaláris és a mezoterhelés-orientált irányítási (FOC) technikákhoz szükséges, alkalmazkodnia kell, ahogy a szintek száma növekszik. Ez a szakaszban először a legnépszerűbb, valamint haladó modulátorok áttekintése kerül bemutatásra. Ezenkívül részletesebben vizsgáljuk azokat az irányítási technikákat, amelyek nem igényelnek külön modulátort.
4. Ipari Alkalmazások.
Történetileg, a CHB inverterek modularitásuk, hibatűrésük és a cellák kaskádolásával generált magas szintű feszültségek képességei által jellemezőek. Azonban a több elkülönített DC-forrás (rectifier+transformer ipari nézőpontból) szükséglete korlátozza alkalmazhatóságukat széles teljesítményi skálán. Valójában a CHB inverterek főleg nagy teljesítményű alkalmazásokban (százak től kilowattig mégawattig) használatosak, ahol nincsenek elérhető komponensek ilyen teljesítményekhez. Másrészről, a közös dc-link topológiák egyetlen DC-forrás használatával jellemezőek, ami lehetővé teszi, hogy jó alternatívává váljanak különböző alkalmazásokban, mint például a 3-fázisú ipari rendszerek. Valójában számos konfigurációban alkalmazhatóak, mint például a 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, és 4-Leg 4-Wire motorillesztőkben, fotovoltaikus inverterekben, gyors DC töltőkben stb.
Forrás: IEEE Xplore
Jelentés: Tisztelettel a forrás felé, érdemes cikkek megosztandók, ha sérülnek a jogok, kérjük, forduljanak a törlésért.
