Pagpapababa ng Common-mode Electromagnetic Interference para sa Solid-state Transformers

     Ang artikulong ito ay sumasagot sa puwang na ito sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang komprehensibong pagsusuri ng mga karaniwang dc-link MLCs, na naglalaman ng kanilang topolohikal na ebolusyon, mga tampok, paghahambing ng topolohiya, mga teknik ng modulasyon, estratehiya ng kontrol, at mga saklaw ng industriyal na aplikasyon.  Bukod dito, ang mga perspektiba sa hinaharap at rekomendasyon ay dinidiskusyunan upang mabigyan ang mga mananaliksik at inhenyero ng mas maunlad na pag-unawa sa potensyal na aplikasyon at mga benepisyo ng mga konberter na ito.

1.Pagpapakilala.

     Sa pag-consider ng mga pangunahing yugto ng ebolusyon ng MLCs, ang umiiral na mga topolohiya ng MLC ay maaaring ikategorya sa ilang mga pamilya, tulad ng ipinapakita sa sumusunod na larawan. Ang unang pamilya ay kinabibilangan ng mga topolohiya na batay sa CHB at naging. Ang mga konberter na ito ay may mataas na modularidad at optimal na bilang ng mga switch ng lakas para sa mga antas ng output [31]. Gayunpaman, ang maraming hiwalay na DC sources ang kinakailangan, kaya ang paggamit ng malalaking mga isolasyon na transformers o ang paglimita ng kanilang paggamit sa mga aplikasyon na may maraming hiwalay na DC sources. Bukod dito, ang hindi pantay na pagbahagi ng lakas sa pagitan ng mga cascaded power cells ay isa sa mga karaniwang hamon sa pamilyang ito. Ang pangalawang pamilya ay kinabibilangan ng mga topolohiya na batay sa NPC tulad ng 3L-NPC at 3L-T2C converters. Ang mga konberter na ito ay may matatag na circuit ng lakas at straightforward na proteksyon. Gayunpaman, ang balanse ng dc-link ay isang mahalagang requirement sa disenyo ng kontrol ng mga topolohiyang ito. Ang mga topolohiya na batay sa FC ay gumagamit ng mga capacitor bilang clamping components upang mapalaki ang bilang ng mga antas, na nagpapabuo ng isang pamilya ng MLC na may mataas na flexibility, mataas na redundancies, at fault-tolerant na operasyon. Ang mga hybrid MLCs ay nabubuo ng mga basic cells ng mga tradisyonal na topolohiya, kaya't nakakapagsasama ng maraming mga benepisyo ng mga classical MLCs kasama ang kakayahan na lumikha ng mataas na bilang ng mga antas. Ang MMC topolohiya ay nagpapabuo ng isang pamilya ng MLCs na kumakatawan sa isang breakthrough para sa mga HV applications dahil sa kanyang mataas na epekibilidad at mataas na modularidad.

2. Karaniwang Dc-Link Topolohiya.

   Ang tatlong-antas na Active NPC (ANPC) structure ay nakapag-address ng isyu ng pagbabahagi ng power loss sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang iba't ibang teknik ng modulasyon na tinatawag na modulation patterns I at II. Kung saan ang dalawang clamping diodes ay pinapalit ng dalawang aktibong switch upang kontrolin ang direksyon ng pag-flow ng current sa zero states. Ang modulation pattern I ay nagdudulot ng karamihan ng switching loss sa mga outer switches ng bawat leg, samantalang ang pattern II ay nililipat ang switching losses sa mga inner switches. Ang kategorya ng Fc ay kinabibilangan ng mga topolohiya na gumagamit ng FCs nang walang clamped neutral point, at kaya't hindi nagdadala ng isyu ng dc-link balancing. Sa mga topolohiyang ito, ang mga FCs ay ginagamit upang palitan ang mga dc-sources habang ginagawa ang mga antas ng voltage. Sa pangkalahatan, dahil sa modularidad, ang pamilyang ito ay may kakayahan na lumikha ng mas mataas na antas kumpara sa pamilya ng NPC. Bukod dito, ang flexibility, fault-tolerant na operasyon, at improved loss sharing sa pagitan ng mga switch ay mga prominent na tampok ng mga topolohiyang ito. Ang mga hybrid multilevel converters (HMLCs) ay nagpapabuo ng maraming fundamental na topolohiya upang makapagamit ng kanilang mga respetibong benepisyo, habang nalalamang ang ilang mga limitasyon. Paghahanda, ang mga hybrid na topolohiya ay maaaring mapabuti ang kakayahan sa pagbalanse ng voltage para sa parehong dc-link at FCs at ang pagbabahagi ng power loss sa pagitan ng mga switch, habang binabawasan ang bilang ng kinakailangang aktibo at pasibong component kumpara sa NPC at FC topolohiya.

3. Modulasyon at Kontrol.

    Isang klasipikasyon ng mga pangunahing teknik ng kontrol para sa mga multilevel converters ay ipinapakita sa larawan sa ibaba. Tulad ng two-level converter, ang cascaded control structure ay karaniwang binubuo ng outer at inner control stages bukas pa ang modulator block. Bagama't ang inner at outer loops ay katulad sa two-level at multilevel converters, ang modulator stage, na pangunahing kinakailangan para sa scalar at field-oriented control (FOC) techniques, kailangang i-adapt sa bilang ng mga antas. Sa seksyong ito, una, ang isang review ng mga pinaka-popular, pati na rin ang advanced modulators, ay ipinapakita. Bukod dito, ang mga teknik ng kontrol na hindi nangangailangan ng hiwalay na modulator ay aalamin nang mas detalyado.

4. Industriyal na Aplikasyon.

    Historikal, ang mga CHB inverters ay kilala sa kanilang modularidad, fault tolerance, at kakayahan na lumikha ng mataas na bilang ng mga antas ng voltage sa pamamagitan ng pag-cascade ng mga cell. Gayunpaman, ang requirement ng maraming hiwalay na DC sources (rectifier+transformer mula sa punto de bista ng industriya) ay limita ang kanilang aplicabilidad para sa malawak na saklaw ng power ratings. Tatsulok, ang mga CHB inverters ay karaniwang ginagamit sa mga high-power applications (na may saklaw mula sa daang libong watts hanggang megawatts) kung saan wala ring available components para sa ganitong rating. Sa kabilang banda, ang mga common dc-link topolohiya ay kilala sa kanilang paggamit ng isang single DC source, kaya sila ay isang magandang alternatibo sa iba't ibang aplikasyon tulad ng 3-phase industrial systems. Tatsulok, sila ay maaaring gamitin sa maraming configuration tulad ng 3-Leg 3-Wire, 3-Leg 4-Wire, at 4-Leg 4-Wire sa motor drives, PV inverters, fast DC chargers, atbp.

Source: IEEE Xplore

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.