Zmanjševanje skupnega načina elektromagnetske motnje za pevne preobrazovalnike
Ta članek odpravlja to vrzel s predstavitev celostnega pregleda običajnih MLC-jev z enosmerne vezave, ki pokriva njihov topološki razvoj, značilnosti, primerjavo topologij, tehnike modulacije, strategije nadzora in industrijske uporabne področje. Poleg tega so obravnavani tudi prihodnji vidiki in priporočila, da bi raziskovalcem in inženirjem omogočili boljše razumevanje potencialnih uporab in prednosti teh pretvornikov.
1.Uvod.
Ob upoštevanju glavnih evolucijskih faz MLC-jev, lahko obstoječe topologije MLC-jev razdelimo na nekaj družin, kot je prikazano na naslednji sliki. Prva družina vključuje topologije, temelječe na CHB, in se je izoblikovala. Ti pretvorniki imajo visoko modularnost in optimalno število močnih preklopnikov za izhodne nivoje [31]. Vendar pa je zahtevan večkrat izolirani DC viri, kar zahteva uporabo obsežnih izolacijskih transformatorjev ali omejuje njihovo uporabnost na aplikacije, ki imajo več izoliranih DC virov. Poleg tega je neravnomerna poraba moči med kaskadami močnih celic eden od običajnih izzivov v tej družini. Druga družina vključuje topologije, temelječe na NPC, kot so 3L-NPC in 3L-T2C pretvorniki. Te topologije so karakterizirane z trdnimi močnimi občrtki in preprostim varnostnim zavarovanjem. Vendar pa je ravnotežje enosmerne vezave bistveno zahteva v načrtovanju nadzora teh topologij. Topologije, temelječe na FC, uporabljajo kondenzatorje kot komponente za zaklep, da povečajo število nivojev, kar tvori družino MLC-jev, ki je karakterizirana z visoko prilagodljivostjo, visokimi redundantnostmi in operacijo, odporno na napake. Hibrski MLC-ji so sestavljeni iz osnovnih celic konvencionalnih topologij in tako kombinirajo več prednosti klasičnih MLC-jev z zmogljivostjo ustvarjanja velikega števila nivojev. Topologije MMC predstavljajo družino MLC-jev, ki predstavljajo preboj za visokonapetostne aplikacije zaradi svoje visoke učinkovitosti in visoke modularnosti.
2. Običajne topologije z enosmerno vezavo.
Trikotni aktivni NPC (ANPC) strukturi je uspelo rešiti problem delitve močnih izgub z uporabo dveh različnih tehnik modulacije, imenovanih vzorci modulacije I in II. Pri tem sta dva zaklepna dioda zamenjana z dvema aktivnima preklopnikoma, da bi kontrolirali smer pretoka tokov v stanjih nič. Vzorec modulacije I povzroči, da se večina izgub pri preklopu zgodi v zunanjih preklopnikih vsake noge, medtem ko vzorec II premakne izgube pri preklopu na notranje preklopnike. Kategorija FC vključuje topologije, ki uporabljajo FC brez zaključenega neutralnega točka in, glede na to, ne prinašajo problema ravnotežja enosmerne vezave. V teh topologijah se FC uporabljajo za zamenjavo DC virov pri generiranju nivojev napetosti. Splošno gledano, zaradi modularnosti ta družina ima sposobnost generiranja relativno višjih nivojev v primerjavi z družino NPC. Poleg tega so prožnost, operacija, odporna na napake, in izboljšano deljenje izgub med preklopniki značilne značilnosti teh topologij. Hibrski večnivojski pretvorniki (HMLC-ji) kombinirajo več osnovnih topologij, da bi uporabili njihove posamezne prednosti, hkrati pa premostili nekatere njihove omejitve. Pretežno lahko hibrski topologiji izboljšajo zmogljivosti ravnotežja napetosti za enosmerno vezavo in FC ter porazdelitev močnih izgub med preklopniki, medtem ko zmanjšajo število potrebnih aktivnih in pasivnih komponent v primerjavi s topologijama NPC in FC.
3. Modulacija in nadzor.
Klasifikacija glavnih tehnik nadzora za večnivojske pretvornike je prikazana na spodnji sliki. Kot pri dvonivojskem pretvorniku, kaskadna struktura nadzora običajno vključuje zunanje in notranje faze nadzora poleg bloka modulatorja. Čeprav so notranje in zunanje zanke podobne v dvonivojskih in večnivojskih pretvornikih, mora biti etapa modulatorja, ki je glavno zahtevana za skalarno in orientovalno nadzor (FOC), prilagojena, ko se število nivojev poveča. V tem razdelku najprej predstavljamo pregled najpopularnejših in naprednih modulatorjev. Tudi tehnike nadzora, ki ne zahtevajo ločenega modulatorja, bomo podrobneje preučili.
4. Industrijske uporabe.
Zgodovinsko gledano, so inverterniki CHB karakterizirani z njihovo modularnostjo, odpornostjo na napake in sposobnostjo generiranja velikega števila nivojev napetosti s kaskadami celic. Vendar pa zahteva večkrat izolirani DC viri (rectifier+transformer iz industrijskega vidika) omejuje njihovo uporabnost za širok spekter močnih mer. Resnično, inverterniki CHB so največ uporabljeni v visokomerno aplikacijah (od stotin kilovatov do megavatov), kjer ni na voljo komponentov za take mere. Na drugi strani so običajne topologije z enosmerno vezavo karakterizirane z uporabo enega DC vira, kar jih čini dobro alternativo v različnih aplikacijah, kot so trifazni industrijski sistemi. Resnično, lahko so uporabljeni v mnogih konfiguracijah, kot so 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire in 4-Leg 4-Wire v pogoni motorjev, PV inverterniki, hitri DC nabiralniki itd.
Vir: IEEE Xplore
Izjava: Spoštujemo original, dobre članke je vredno deliti, če je kršenje avtorskih pravic prosim kontaktirajte z zahtevo za brisanje.
