Artikel ini mengatasi kesenjangan tersebut dengan menyajikan tinjauan komprehensif tentang MLC dc-link umum, mencakup evolusi topologi, fitur, perbandingan topologi, teknik modulasi, strategi kontrol, dan area aplikasi industri. Selain itu, perspektif masa depan dan rekomendasi dibahas untuk memberikan pemahaman yang lebih baik kepada peneliti dan insinyur tentang potensi aplikasi dan keuntungan dari konverter-konverter ini.
1.Pendahuluan.
Dengan mempertimbangkan tahap evolusi utama MLC, topologi MLC yang ada dapat dikategorikan ke dalam beberapa keluarga, seperti ditunjukkan pada gambar berikut. Keluarga pertama termasuk topologi berbasis CHB dan telah. Konverter-konverter ini memiliki modularitas tinggi dan jumlah saklar daya optimal untuk level output [31]. Namun, sumber DC terisolasi yang banyak diperlukan, yang memerlukan penggunaan transformator isolasi yang besar atau membatasi penggunaannya pada aplikasi yang memiliki beberapa sumber DC terisolasi. Selain itu, pembagian daya yang tidak merata antara sel-sel daya terkait adalah salah satu tantangan umum dalam keluarga ini. Keluarga kedua termasuk topologi berbasis NPC seperti 3L-NPC dan 3L-T2C. Konverter-konverter ini ditandai oleh rangkaian daya yang kuat dan perlindungan yang sederhana. Namun, keseimbangan dc-link adalah persyaratan penting dalam desain kontrol topologi ini. Topologi berbasis FC menggunakan kapasitor sebagai komponen klamping untuk meningkatkan jumlah level, membentuk keluarga MLC yang ditandai oleh fleksibilitas tinggi, redundansi tinggi, dan operasi toleran terhadap kerusakan. MLC hibrid terbentuk dari sel-sel dasar topologi konvensional, dan karenanya, menggabungkan beberapa keuntungan MLC klasik dengan kemampuan untuk menghasilkan jumlah level yang tinggi. Topologi MMC merupakan keluarga MLC yang mewakili terobosan untuk aplikasi HV karena efisiensi dan modularitasnya yang tinggi.
2. Topologi Dc-Link Umum.
Struktur ANPC tiga level telah dapat mengatasi masalah pembagian kerugian daya melalui penggunaan dua teknik modulasi yang berbeda, yaitu pola modulasi I dan II. Di mana dua dioda klamping digantikan dengan dua saklar aktif untuk mengontrol arah aliran arus dalam keadaan nol. Pola modulasi I menyebabkan sebagian besar kerugian switching terjadi pada saklar luar setiap kaki, sementara pola II memindahkan kerugian switching ke saklar dalam. Kategori FC mencakup topologi yang menggunakan FC tanpa titik netral tertahan dan, karenanya, tidak membawa masalah keseimbangan dc-link. Dalam topologi-topologi ini, FC digunakan untuk menggantikan sumber DC sambil menghasilkan level tegangan. Secara umum, berkat modularitas, keluarga ini memiliki kemampuan untuk menghasilkan level yang relatif lebih tinggi dibandingkan keluarga NPC. Selain itu, fleksibilitas, operasi toleran terhadap kerusakan, dan peningkatan pembagian kerugian antara saklar adalah fitur-fitur menonjol dari topologi-topologi ini. Konverter multilevel hibrid (HMLC) menggabungkan beberapa topologi fundamental untuk memanfaatkan keuntungan masing-masing, sambil mengatasi beberapa keterbatasan mereka. Sebagian besar, topologi hibrid dapat meningkatkan kemampuan keseimbangan tegangan untuk dc-link dan FC serta distribusi kerugian daya di antara saklar, sambil mengurangi jumlah komponen aktif dan pasif yang diperlukan dibandingkan dengan topologi NPC dan FC.
3. Modulasi dan Kontrol.
Klasifikasi teknik kontrol utama untuk konverter multilevel ditampilkan dalam gambar di bawah. Seperti halnya konverter dua level, struktur kontrol bertingkat biasanya terdiri dari tahap kontrol luar dan dalam selain blok modulator. Meskipun loop dalam dan luar serupa dalam konverter dua level dan multilevel, tahap modulator, yang sebagian besar diperlukan untuk teknik kontrol skalar dan field-oriented control (FOC), perlu disesuaikan seiring bertambahnya jumlah level. Dalam bagian ini, pertama-tama, tinjauan tentang modulator paling populer serta canggih akan disajikan. Juga, teknik kontrol yang tidak memerlukan modulator terpisah akan diteliti lebih lanjut.
4. Aplikasi Industri.
Secara historis, inverter CHB ditandai dengan modularitas, ketahanan terhadap kerusakan, dan kemampuan untuk menghasilkan jumlah level tegangan yang tinggi dengan menghubungkan sel. Namun, persyaratan sumber DC terisolasi yang banyak (rectifier+transformer dari sudut pandang industri) membatasi keterapan mereka untuk berbagai rentang daya. Memang, inverter CHB sebagian besar digunakan dalam aplikasi daya tinggi (berkisar dari ratusan kilowatt hingga megawatt) di mana tidak ada komponen yang tersedia untuk rating tersebut. Di sisi lain, topologi dc-link umum ditandai dengan penggunaan sumber DC tunggal, menjadikannya alternatif yang baik dalam berbagai aplikasi seperti sistem industri tiga fase. Memang, mereka dapat digunakan dalam berbagai konfigurasi seperti 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, dan 4-Leg 4-Wire dalam drive motor, inverter PV, charger DC cepat, dll.
Sumber: IEEE Xplore
Pernyataan: Menghormati asli, artikel yang baik layak dibagikan, jika terdapat pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk menghapus.