การลดอินเตอร์เฟียร์แม่เหล็กไฟฟ้าโหมดคอมมอนสำหรับทรานส์ฟอร์เมอร์แบบโซลิดสเตต

     บทความนี้จะแก้ไขปัญหานี้โดยนำเสนอการทบทวนอย่างครอบคลุมของ MLCs ทางตรงทั่วไป ครอบคลุมการพัฒนาเชิงโทโพโลยี คุณสมบัติ การเปรียบเทียบโทโพโลยี เทคนิคการมอดูเลชัน กลยุทธ์การควบคุม และพื้นที่การใช้งานในอุตสาหกรรม นอกจากนี้ยังหารือถึงมุมมองและข้อเสนอแนะสำหรับอนาคต เพื่อมอบความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้และความได้เปรียบของคอนเวอร์เตอร์เหล่านี้ให้กับนักวิจัยและวิศวกร

1. บทนำ

     เมื่อพิจารณาถึงขั้นตอนการพัฒนาหลักของ MLCs โทโพโลยี MLCs ที่มีอยู่สามารถแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม ตามที่แสดงในภาพต่อไปนี้ กลุ่มแรกประกอบด้วยโทโพโลยีที่มีฐาน CHB และได้มีการพัฒนาแล้ว คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้มีโมดูลาริตี้สูงและจำนวนสวิตช์กำลังที่เหมาะสมสำหรับระดับเอาต์พุต [31] อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องใช้แหล่ง DC แยกต่างหากหลายแหล่ง ทำให้ต้องใช้ทรานซิสเตอร์แยกขนาดใหญ่ หรือจำกัดการใช้งานให้เหมาะสมกับแอปพลิเคชันที่มีแหล่ง DC แยกต่างหากหลายแหล่ง นอกจากนี้ การแบ่งปันกำลังอย่างไม่เท่าเทียมระหว่างเซลล์กำลังที่เรียงต่อกันเป็นหนึ่งในความท้าทายที่พบบ่อยในกลุ่มนี้ กลุ่มที่สองประกอบด้วยโทโพโลยีที่มีฐาน NPC เช่น คอนเวอร์เตอร์ 3L-NPC และ 3L-T2C คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้มีวงจรกำลังที่แข็งแกร่งและระบบป้องกันที่ง่าย แต่การบาลานซ์ทางตรง DC เป็นสิ่งจำเป็นในการออกแบบการควบคุมของโทโพโลยีเหล่านี้ โทโพโลยีที่มีฐาน FC ใช้คาปาซิเตอร์เป็นส่วนคลัมป์เพื่อเพิ่มจำนวนระดับ สร้างครอบครัว MLC ที่มีความยืดหยุ่นสูง มีความยืดหยุ่นสูงและทำงานได้ทนทานต่อความผิดพลาด คอนเวอร์เตอร์ไฮบริด MLCs สร้างขึ้นจากเซลล์พื้นฐานของโทโพโลยีแบบดั้งเดิม และดังนั้นจึงรวมเอาข้อดีหลายอย่างของ MLCs แบบดั้งเดิมเข้าด้วยกันพร้อมความสามารถในการสร้างระดับที่สูง โทโพโลยี MMC สร้างครอบครัว MLCs ที่เป็นการปฏิวัติสำหรับแอปพลิเคชัน HV เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงและมีโมดูลาริตี้สูง

2. โทโพโลยีทางตรง DC ทั่วไป

   โครงสร้าง ANPC สามระดับได้สามารถแก้ไขปัญหาการแบ่งปันการสูญเสียกำลังโดยใช้เทคนิคการมอดูเลชันสองแบบที่เรียกว่ารูปแบบการมอดูเลชัน I และ II ซึ่งไดโอดคลัมป์สองตัวถูกแทนที่ด้วยสวิตช์ที่ใช้งานได้สองตัวเพื่อควบคุมทิศทางของกระแสในสถานะศูนย์ รูปแบบการมอดูเลชัน I ทำให้การสูญเสียจากการสวิตช์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่สวิตช์ด้านนอกของขาแต่ละขา ในขณะที่รูปแบบ II ย้ายการสูญเสียจากการสวิตช์ไปยังสวิตช์ด้านใน หมวดหมู่ FC ประกอบด้วยโทโพโลยีที่ใช้ FC โดยไม่มีจุดกลางที่คลัมป์ และดังนั้นไม่ทำให้เกิดปัญหาการบาลานซ์ทางตรง DC ในโทโพโลยีเหล่านี้ FC ถูกใช้แทนแหล่ง DC ในขณะที่สร้างระดับแรงดัน ทั่วไปแล้ว ด้วยโมดูลาริตี้ ครอบครัวนี้มีความสามารถในการสร้างระดับที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับครอบครัว NPC มาก นอกจากนี้ ความยืดหยุ่น การทำงานที่ทนทานต่อความผิดพลาด และการแบ่งปันการสูญเสียระหว่างสวิตช์ที่ดีขึ้นเป็นคุณสมบัติที่เด่นชัดของโทโพโลยีเหล่านี้ คอนเวอร์เตอร์ไฮบริดหลายระดับ (HMLCs) รวมโทโพโลยีพื้นฐานหลายรายการเพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีของแต่ละรายการ ในขณะเดียวกันก็แก้ไขข้อจำกัดบางอย่าง ทั่วไปแล้ว โทโพโลยีไฮบริดสามารถปรับปรุงความสามารถในการบาลานซ์แรงดันสำหรับทั้งทางตรง DC และ FC และการกระจายการสูญเสียกำลังระหว่างสวิตช์ ในขณะที่ลดจำนวนส่วนประกอบที่ใช้งานและไม่ใช้งานที่จำเป็นเมื่อเทียบกับโทโพโลยี NPC และ FC

3. การมอดูเลชันและการควบคุม

    การจำแนกเทคนิคการควบคุมหลักสำหรับคอนเวอร์เตอร์หลายระดับแสดงในภาพด้านล่าง. เช่นเดียวกับคอนเวอร์เตอร์สองระดับ โครงสร้างการควบคุมแบบเรียงลำดับทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนควบคุมภายในและภายนอก รวมถึงบล็อกมอดูเลเตอร์ แม้ว่าวงจรป้อนกลับภายในและภายนอกจะคล้ายคลึงกันในคอนเวอร์เตอร์สองระดับและหลายระดับ แต่ขั้นตอนมอดูเลเตอร์ ซึ่งจำเป็นสำหรับเทคนิคการควบคุมแบบสเกลาร์และฟิลด์ออเรียนเต็ด (FOC) ต้องปรับให้เหมาะสมเมื่อจำนวนระดับเพิ่มขึ้น ในส่วนนี้ จะนำเสนอการทบทวนโมดูเลเตอร์ที่ได้รับความนิยมและทันสมัยที่สุด รวมถึงเทคนิคการควบคุมที่ไม่ต้องการโมดูเลเตอร์แยกต่างหาก

4. การประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรม

    จากประวัติศาสตร์ คอนเวอร์เตอร์ CHB มีลักษณะโดดเด่นด้วยโมดูลาริตี้ ความทนทานต่อความผิดพลาด และความสามารถในการสร้างระดับแรงดันที่สูงโดยการเรียงต่อกันของเซลล์ อย่างไรก็ตาม ความต้องการแหล่ง DC แยกต่างหากหลายแหล่ง (เรคติไฟเออร์+ทรานสฟอร์เมอร์จากมุมมองอุตสาหกรรม) จำกัดการใช้งานในช่วงกำลังที่กว้าง ในความเป็นจริง คอนเวอร์เตอร์ CHB ส่วนใหญ่ใช้ในแอปพลิเคชันกำลังสูง (ตั้งแต่หลายร้อยกิโลวัตต์ถึงเมกะวัตต์) ที่ไม่มีส่วนประกอบสำหรับระดับกำลังดังกล่าว ทางตรงกันข้าม โทโพโลยีทางตรง DC ทั่วไปมีลักษณะโดดเด่นด้วยการใช้แหล่ง DC เดียว ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ระบบอุตสาหกรรมสามเฟส ที่สามารถใช้งานได้ในหลายการกำหนดค่า เช่น 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, และ 4-Leg 4-Wire ในเครื่องขับเคลื่อนมอเตอร์ อินเวอร์เตอร์ PV ชาร์เจอร์ DC ความเร็วสูง ฯลฯ

แหล่งที่มา: IEEE Xplore

คำชี้แจง: ให้ความเคารพต่อผลงานต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ.