Smanjenje zajedničkog načina elektromagnetne interferencije za čvrste transformere

     Ovaj članak popunjava ovu prazninu predstavljajući kompletnu reviju uobičajenih MLC-ova sa spregom na naponu stojana, pokrivajući njihov evolutivni topologiji, karakteristike, upoređivanje topologija, tehnike modulacije, strategije kontrole i industrijske oblasti primene. Takođe se razmatraju buduće perspektive i preporuke kako bi istraživačima i inženjerima omogućili bolje razumevanje potencijalnih primena i prednosti ovih pretvarača.

1.Uvod.

     Uzimajući u obzir glavne evolutivne faze MLC-ova, postojeće topologije MLC-ova mogu se klasifikovati u nekoliko familija, kao što je prikazano na sledećoj slici. Prva familija uključuje topologije bazirane na CHB i imala su. Ovi pretvarači imaju visoku modularnost i optimalan broj snage prekidaca za izlazne nivoe [31]. Međutim, potrebni su viši odvojeni DC izvori, što zahteva korišćenje velikih odvojnih transformatora ili ograničava njihovu primenjivost samo na aplikacije koje imaju više odvojenih DC izvora. Takođe, neravnomerna distribucija snage između kaskadnih celija je jedan od uobičajenih izazova u ovoj familiji. Druga familija uključuje topologije bazirane na NPC, kao što su 3L-NPC i 3L-T2C pretvarači. Ovi pretvarači karakterišu robuse električne krugove i jednostavan zaštitni sistem. Međutim, balansiranje sprega na naponu stojana je ključna pretpostavka u dizajnu kontrole ovih topologija. Topologije bazirane na FC koriste kondenzatore kao komponente za zaključavanje kako bi povećali broj nivoa, formirajući familiju MLC-ova koja se karakteriše visokom fleksibilnošću, visokim redundantnostima i operacijom tolerentnom na greške. Hibridni MLC-ovi su formirani od osnovnih celija konvencionalnih topologija, stoga kombiniraju nekoliko prednosti klasičnih MLC-ova sa sposobnošću proizvodnje visokog broja nivoa. Topologije MMC predstavljaju familiju MLC-ova koja predstavlja preokret za HV aplikacije zbog svoje visoke efikasnosti i visoke modularnosti.

2. Uobičajene topologije sprega na naponu stojana.

   Tri-nivo Active NPC (ANPC) struktura je bila u stanju da reši problem deljenja gubitaka snage korišćenjem dve različite tehnike modulacije poznate kao modeli modulacije I i II. U kojima su dva dioda za zaključavanje zamenjena sa dva aktivna prekidača kako bi kontrolisali smer toka struje u nultim stanjima. Model modulacije I dovodi do većine gubitaka preključivanja u spoljašnjim prekidačima svake noge, dok model II premješta gubitke preključivanja na unutrašnje prekidače. Kategorija Fc uključuje topologije koje koriste FC-ove bez zaključanog neutralnog tačke i, prema tome, ne dovode do problema balansiranja sprega na naponu stojana. U ovim topologijama, FC-ovi se koriste za zamenu DC-izvora dok generišu nivoe napona. Opšte, zahvaljujući modularnosti, ova familija ima sposobnost generisanja relativno viših nivoa u poređenju sa NPC familijom. Takođe, fleksibilnost, operacija tolerentna na greške i poboljšano deljenje gubitaka između prekidača su izraženi karakteristike ovih topologija. Hibridni multinevel pretvarači (HMLC-ovi) kombinuju više osnovnih topologija kako bi iskoristili njihove odgovarajuće prednosti, dok prevazilaze neke njihove ograničenja. Pretežno, hibridne topologije mogu poboljšati sposobnosti balansiranja napona za i spreg na naponu stojana i FC-ove, kao i raspodelu gubitaka snage između prekidača, dok smanjuju broj potrebnih aktivnih i pasivnih komponenti u poređenju sa NPC i FC topologijama.

3. Modulacija i kontrola.

    Klasifikacija glavnih tehnika kontrole za multinevel pretvarače prikazana je na slici ispod. Kao i kod dvonivojnog pretvarača, kaskadna kontrolna struktura obično sastoji se od vanjskih i unutrašnjih kontrolnih etapa, uz blok modulatora. Iako su unutrašnji i vanjski petlje slični u dvonivojnim i multinevel pretvaračima, etapa modulatora, koja je uglavnom potrebna za skalarnu i polje-orijentisanu kontrolu (FOC), mora biti prilagođena kako bi se broj nivoa povećao. U ovom odeljku, prvo, data je revija najpopularnijih, kao i naprednih modulatora. Takođe, tehnike kontrole koje ne zahtevaju poseban modulator biće detaljnije istražene.

4. Industrijske primene.

    Istorijski, CHB pretvarači su karakteristični po svojoj modularnosti, toleranciji na greške i sposobnosti generisanja visokog broja nivoa napona kroz kaskadne celije. Međutim, zahtev za više odvojenih DC izvora (rectifier+transformer sa industrijskog stanovišta) ograničava njihovu primenjivost za širok spektar snaga. Zapravo, CHB pretvarači se uglavnom koriste u visokosnaganim aplikacijama (od stotina kilovata do megavata) gde nema dostupnih komponenti za takve snage. Sa druge strane, uobičajene topologije sprega na naponu stojana karakterišu se korišćenjem jednog DC izvora, što ih čini dobro alternativom u različitim aplikacijama, poput trofaznih industrijskih sistema. Zapravo, mogu se koristiti u mnogim konfiguracijama, poput 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire i 4-Leg 4-Wire u pogonskim uređajima, PV pretvaračima, brzim DC punjačima itd.

Izvor: IEEE Xplore

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vale deljenje, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirati za brisanje.