Savstarpējā elektromagnētiskā elektrosmogas mazināšana solid-state transformatoriem

     Šis raksts aizpilda šo spraugu, piedāvājot visaptverošu pārskatu par bieži sastopamajiem DC saites MLC, ietverot to topoloģiskās evolūcijas, īpašības, topoloģiju salīdzinājumu, modulācijas tehnikas, kontrolēšanas stratēģijas un rūpnieciskas lietošanas jomas. Papildus tālredzībām un ieteikumiem tiek apspriesti, lai sniegtu pētniekiem un inženieriem labāku izpratni par šo konverteru potenciālajām lietojumām un priekšrocībām.

1.Ievads.

     Ņemot vērā galvenos MLC evolučijas posmus, esošās MLC topoloģijas var kategorizēt dažādās šķirnēs, kā tas ir parādīts nākamajā diagrammā. Pirmā šķire ietver CHB pamatā esošas topoloģijas un tās ir bijušas. Šiem konverteriem raksturīga augsta modularitāte un optimāla enerģijas avotu skaits izvades līmeņiem [31]. Tomēr, nepieciešami daudzi atsevišķi DC avoti, kas prasa lielu izolācijas transformatoru izmantošanu vai ierobežo to piemērošanu aplikācijām, kurām ir vairāki atsevišķi DC avoti. Turklāt nevienmērīga enerģijas sadalīšana starp kaskādo pārveidotāju celļiem ir viena no biežāk sastopamajām problēmām šajā šķirnē. Otrā šķire ietver NPC pamatā esošas topoloģijas, piemēram, 3L-NPC un 3L-T2C konverterus. Šiem konverteriem raksturīgi droši enerģijas ceļi un viegli aizsargāmi. Tomēr, DC saites līdzsvara uzturēšana ir būtiska prasība šo topoloģiju kontrolēšanas dizainā. FC pamatā esošās topoloģijas izmanto kondensatorus kā klampējošos komponentus, lai palielinātu līmeņu skaitu, veidojot MLC šķirni, kas raksturojas ar augstu elastību, augstu redundanci un notrikstošo darbību. Hibrīda MLC veidojas no tradicionālo topoloģiju pamata celļiem un, tādējādi, savieno vairākas klasisku MLC priekšrocības ar spēju ražot augstu līmeņu skaitu. MMC topoloģijas veido MLC šķirni, kas pārstāv pārslēgu lielām enerģijas piegādes aplikācijām, tāpēc, ka tās raksturo augsta efektivitāte un augsta modularitāte.

2. Bieži sastopamās DC saites topoloģijas.

   Trīsstabijs Aktīvais NPC (ANPC) struktūra ir spējusi risināt enerģijas zaudējumu sadalīšanas jautājumu, izmantojot divas dažādas modulācijas tehnikas, kas sauc par modulācijas modeļiem I un II. Kur abiem klampējošajiem diodiem tiek aizvietoti ar diviem aktīviem slēdzieniem, lai kontrolētu strāvas plūsmas virzienus nulles stāvokļos. Modulācijas modelis I izraisīs lielāko daļu slēdziena zaudējumu katras nogas ārējos slēdzienos, savukārt modelis II pārvieto slēdziena zaudējumus uz iekšējiem slēdzieniem. FC kategorija ietver topoloģijas, kas izmanto FC bez nomocināta neitrāla punkta un, tādējādi, nesadarbojas ar DC saites līdzsvara problēmu. Šajās topoloģijās FC tiek izmantoti, lai aizstātu DC avotus, ražojot sprieguma līmeņus. Kopumā, danks modularitātei, šai šķirnei ir spēja radīt relatīvi augstākus līmeņus salīdzinājumā ar NPC šķirni. Turklāt elastība, notrikstoša darbība un uzlabota zaudējumu sadalīšana starp slēdzieniem ir šo topoloģiju ievērojamās īpašības. Hibrīda daudzlīmeņu pārveidotāji (HMLC) savieno vairākas fundamentālas topoloģijas, lai izmantotu to attiecīgās priekšrocības, pārvarot dažas no tām ierobežojumiem. Galvenokārt hibrīda topoloģijas var uzlabot sprieguma līdzsvarošanas spējas gan DC saitei, gan FC, un enerģijas zaudējumu sadalījumu starp slēdzieniem, samazinot nepieciešamo aktīvo un pasīvo komponentu skaitu salīdzinājumā ar NPC un FC topoloģijām.

3. Modulācija un kontrole.

    Daudzlīmeņu pārveidotāju galvenās kontrolēšanas tehnikas ir parādītas zemāk redzamajā attēlā. Kā arī divstabijs pārveidotājs, kaskādo kontroles struktūra parasti sastāv no ārējiem un iekšējiem kontroles posmiem, kā arī modulatora bloka. Lai arī iekšējie un ārējie cikli ir līdzīgi divstabijs un daudzlīmeņu pārveidotājos, modulatora posms, kas galvenokārt ir nepieciešams skalārajai un lauka orientētajai kontrolē (FOC), jāpielāgo, kad līmeņu skaits pieaug. Šajā sadaļā, pirmkārt, tiek piedāvāts pārskats par populārākajiem, kā arī pašreizējiem modulatoriem. Tiek izpētītas arī kontrolēšanas tehnikas, kas nerequire atsevišķu modulatoru.

4. Rūpnieciskās lietojumprogrammas.

    Vēstoriķiski, CHB inversori raksturo modulāritāte, notrikstoša darbība un spēja radīt augstu sprieguma līmeņu skaitu, kaskādojot celļus. Tomēr, vairāku atsevišķu DC avotu nepieciešamība (rectifier+transformer no rūpnieciskā viedokļa) ierobežo to pielāgošanu plašai enerģijas apjomu diapazonam. Tieši, CHB inversori bieži tiek izmantoti augstas enerģijas aplikācijās (no simtiem kilovatiem līdz megavatiem), kur nav pieejami tādu apjomu komponenti. Savukārt, parastās DC saites topoloģijas raksturo viena DC avota izmantošana, padarot tos labu alternatīvu dažādās aplikācijās, piemēram, trīsfāzes rūpnieciskos sistēmās. Tieši, tos var izmantot daudzās konfigurācijās, piemēram, 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire un 4-Leg 4-Wire motoru pārveidotājos, PV inversori, ātri DC lādētājos utt.

Avots: IEEE Xplore

Paziņojums: Respektējot oriģinālu, labas raksti vērts dalīties, ja ir pārkāpums, lūdzu sazinieties, lai dzēst.