Makala hii hutatua fikra hiyo kwa kutathmini mchakato wazi wa MLCs ya kawaida za dc-link, ambayo inahusisha utuaji wake, sifa zake, upambanisho wa miundombinu, teknolojia za modulation, misimamizi na maeneo ya matumizi ya kiuchumi. Pia, mapenzi ya baadaye na masuluhisho yamekuzungumzwa ili kuweka kwa machache na muhandasi mfano bora wa matumizi na faida za converter haya.
1. Utangulizi.
Kutokana na hatua kuu za ukuaji wa MLCs, miundombinu ya MLCs zinazopo zinaweza kugunduliwa kama familia ngapi, kama linavyoonekana katika picha ifuatayo. Familia ya kwanza inajumuisha miundombinu ya CHB na imekuwa. Converter haya yanahusisha ukosefu wa modularity na idadi bora ya switches za umeme kwa viwango vya tofauti [31]. Lakini, vituo vingine vya DC vilivyovunjika vinahitajika, kufanya kwa kutumia transformers vya ukubwa au kuiharibu matumizi kwenye majukumu yanayofaa kuwa na vituo vingine vya DC vilivyovunjika. Pia, ushirikiano wasio sawa wa nguvu kati ya cells zenye cascaded ni moja ya changamoto za kawaida katika familia hii. Familia ya pili inajumuisha miundombinu ya NPC kama vile 3L-NPC na 3L-T2C converters. Converter haya yanahusisha circuits za nguvu yenye ustawi na protection rahisi. Lakini, balancing ya dc-link ni muhimu katika tanzimia ya control ya miundombinu haya. Miundombinu ya FC yanatumia capacitors kama components za clamping ili kupongeza viwango, kujenga familia ya MLC yenye ustawi wa ubunifu, redundancies na operations zenye fault-tolerance. Hybrid MLCs zinaundwa kwa usingizi msingi wa miundombinu ya kawaida, kwa hivyo zinajumuisha faida nyingi za MLCs za kawaida na uwezo wa kutengeneza viwango vya juu. Miundombinu ya MMC zinajumuisha familia ya MLCs ambayo inahusisha hatua kuu kwa matumizi ya HV kutokana na ufanisi mkubwa na modularity.
2. Miundombinu ya Kijamii za Dc-Link.
Miundombinu ya ANPC viwango vitatu imeweza kutatua tatizo la sharing ya power loss kwa kutumia miundombinu mbili tofauti zinazoitwa modulation patterns I na II. Katika hayo, diodes mbili za clamping zimebadilishwa na switches active mbili za kudhibiti mzunguko wa current katika zero states. Modulation pattern I hupeleka kiasi kikubwa cha switching loss kwenye switches za nje kila leg, sasa pattern II huhamisha switching losses kwenye switches za ndani. Familia ya FC inajumuisha miundombinu zinazotumia FCs bila neutral point iliyochapa na, kwa hiyo, hazina tatizo la balancing ya dc-link. Katika miundombinu haya, FCs zinatumika kubadilisha vituo vya DC wakati wa kutengeneza viwango vya umeme. Kwa umma, shukrani kwa modularity, familia hii ina uwezo wa kutengeneza viwango vya juu zaidi kuliko familia ya NPC. Pia, ubunifu, operations zenye fault-tolerance, na improvement ya power loss sharing kati ya switches ni sifa muhimu za miundombinu haya. Hybrid multilevel converters (HMLCs) zinajumuisha miundombinu msingi mingine ili kutumia faida zao tofauti, wakati wanapokuwa wanashinda changamoto fulani za zao. Kwa umma, hybrid topologies zinaweza kuboresha uwezo wa balancing ya umeme kwa dc-link na FCs, na distribution ya power loss kwenye switches, wakati wanaporudia idadi ya components za active na passive kwenye miundombinu ya NPC na FC.
3. Modulation na Control.
Utambulisho wa tekniki kuu za control kwa multilevel converters unavyoonekana katika picha chini. Kama kwa converter wa viwango vitatu, structure ya cascaded control mara nyingi inajumuisha outer na inner control stages kwenye modulator block. Ingawa loops za ndani na nje ni sawa kwenye converters ya viwango vitatu na multilevel, stage ya modulator, ambayo inahitajika kwa scalar na field-oriented control (FOC) techniques, inapaswa kubadilishwa kama viwango vinapopanda. Katika sekta hii, kwanza, review ya popular na advanced modulators itaonekana. Pia, tekniki za control ambazo hazihitaji modulator tofauti zitachunguzwa kwa undani zaidi.
4. Matumizi ya Kiuchumi.
Historically, CHB inverters are characterized by their modularity, fault tolerance, and ability to generate a high number of voltage levels by cascading cells. However, the requirement of multiple isolated DC sources (rectifier+transformer from the industry point of view) limits their applicability for a vast range of power ratings. Indeed, CHB inverters are mostly employed in high-power applications (ranging from hundreds of kilowatts to megawatts) where there are no available components for such ratings. On the other side, common dc-link topologies are characterized by the employment of a single DC source making them a good alternative in various applications such as 3-phase industrial systems. Indeed, they can be employed in many configurations such as 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, and 4-Leg 4-Wire in motor drives, PV inverters, fast DC chargers, etc.
Source: IEEE Xplore
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.