Fellesmodus elektromagnetisk støy reduksjon for fasttilstands transformatorer

     Denne artikkelen fyller dette tomrommet ved å presentere en omfattende oversikt over vanlige dc-link MLC-er, som dekker deres topologiske utvikling, funksjoner, topologi-sammenligning, moduleringsmetoder, kontrollstrategier og industrielle anvendelsesområder. I tillegg diskuteres fremtidige perspektiver og anbefalinger for å gi forskere og ingeniører et bedre forståelse av potensielle anvendelser og fordeler med disse konverterne.

1.Introduksjon.

     Ved å vurdere de viktigste evolusjonære fasene for MLC-er, kan de eksisterende MLC-topologiene kategoriseres i noen familier, som vist i figuren nedenfor. Den første familien inkluderer CHB-baserte topologier og har vært. Disse konverterne har høy modularitet og et optimalt antall strømkilder for utdata-nivåer [31]. Imidlertid kreves flere isolerte DC-kilder, noe som nødvendiggjør bruk av kraftige isolasjonstransformatorer eller begrenser deres bruksområder til applikasjoner med flere isolerte DC-kilder. I tillegg er ulik strømdeling mellom de kaskadede strømcellene en av de vanlige utfordringene i denne familien. Den andre familien inkluderer NPC-baserte topologier som 3L-NPC og 3L-T2C-konverter. Disse konverterne karakteriseres ved robuste strømkretser og enkle beskyttelsesmekanismer. Imidlertid er balansering av dc-link en essensiell krav i kontrollen av disse topologiene. FC-baserte topologier bruker kondensatorer som klampingkomponenter for å øke antallet nivåer, danner en MLC-familie kjennetegnet ved høy fleksibilitet, høy redundans og feiltolerant drift. Hybrid MLC-er dannes av grunnleggende celler av konvensjonelle topologier og kombinerer dermed flere fordeler av klassiske MLC-er med evnen til å produsere et høyt antall nivåer. MMC-topologier utgjør en MLC-familie som representerer en gjennombrudd for HV-applikasjoner på grunn av sin høye effektivitet og høy modularitet.

2. Vanlige Dc-Link Topologier.

   Den tre-nivås aktive NPC (ANPC) strukturen har klart å løse problemet med strømtap-deling ved hjelp av to forskjellige moduleringsmetoder kalt moduleringmønstre I og II. I disse mønstrene erstattes de to klampingdiodene med to aktive skruer for å kontrollere strømflytretningen i null-tilstander. Moduleringmønster I fører til at de fleste skruetap forekommer i de ytre skruene i hver gren, mens mønster II flytter skruetapene til de indre skruene. FC-kategorien inkluderer topologier som bruker FC-er uten en klampet nøytral punkt og dermed ikke gir problemet med dc-link-balansering. I disse topologiene brukes FC-er for å erstatte DC-kildene mens de genererer spenningsnivåer. Generelt sett har denne familien, takket være modulariteten, evnen til å generere relativt høyere nivåer sammenlignet med NPC-familien. I tillegg er fleksibilitet, feiltolerant drift og forbedret tap-deling mellom skruer fremtredende egenskaper hos disse topologiene. Hybride flernivåkonverter (HMLC-er) kombinerer flere grunnleggende topologier for å utnytte deres respektive fordeler, samtidig som de overvinner noen av deres begrensninger. Hovedsakelig kan hybride topologier forbedre spenningbalanseringskapasiteten for både dc-link og FC-er, samt strømtapfordelingen mellom skruer, samtidig som de reduserer antallet aktive og passive komponenter sammenlignet med NPC- og FC-topologier.

3. Modulasjon og Kontroll.

    En klassifisering av de viktigste kontrollmetodene for flernivåkonverter vises i bildet nedenfor. Som med to-nivåkonverter, består den kaskadede kontrollstrukturen vanligvis av ytre og indre kontrollfasener i tillegg til modulatorblokken. Selv om de indre og ytre løkkene er liknende i to-nivå- og flernivåkonverter, må modulatorfasen, som hovedsakelig er nødvendig for skalær- og feltorientert kontroll (FOC), tilpasses når antallet nivåer øker. I denne seksjonen presenteres først en oversikt over de mest populære, så vel som avanserte modulatorer. I tillegg vil kontrollmetodene som ikke krever en separat modulator, bli undersøkt mer detaljert.

4. Industrielle Anvendelser.

    Historisk sett er CHB-inverter kjennetegnet ved deres modularitet, feiltoleranse og evne til å generere et høyt antall spenningsnivåer ved kaskading av celler. Imidlertid begrenser kravet om flere isolerte DC-kilder (rettifier+transformator fra industriperspektivet) deres anvendelighet for et stort spenn av effektklasser. Faktisk er CHB-inverter mest benyttet i høyeffektsapplikasjoner (som strekker seg fra flere hundre kilowatt til megawatt) hvor det ikke finnes komponenter for slike klassemål. På den andre siden er vanlige dc-link topologier kjennetegnet ved bruk av en enkelt DC-kilde, noe som gjør dem til en god alternativ i ulike applikasjoner som tre-fase industrielle systemer. Faktisk kan de benyttes i mange konfigurasjoner som 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire og 4-Leg 4-Wire i motordrivere, PV-inverter, hurtige DC-ladere osv.

Kilde: IEEE Xplore

Erklæring: Respekt for originaliteten, god artikkel verdt å dele, ved infringement kontakt slett.