Katı Hal Dönüştürücüler için Ortak Mod Elektromanyetik Araçlama Azaltma

     Bu makale, yaygın dc-link MLC'lerin kapsamlı bir incelemesini sunarak bu boşluğu gidermektedir. Bu inceleme, topolojik evrimlerini, özelliklerini, topolojiler arasındaki karşılaştırmaları, modülasyon tekniklerini, kontrol stratejilerini ve endüstriyel uygulama alanlarını kapsamaktadır. Ayrıca, gelecekteki perspektifler ve öneriler tartışılıyor olup, araştırmacılar ve mühendislerin bu dönüştürücülerin potansiyel uygulamalarını ve avantajlarını daha iyi anlamalarına yardımcı olmaktadır.

1.Giriş.

     MLC'lerin ana evrimsel aşamalarını göz önünde bulundurarak, mevcut MLC topolojileri aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bazı ailelere ayrılabilir. İlk aile, CHB tabanlı topolojileri içerir ve yüksek modülerlik ve çıkış seviyeleri için optimal güç anahtarı sayısına sahiptir [31]. Ancak, birden fazla izole DC kaynağı gereklidir, bu da kalın izolasyon transformatörlerinin kullanımı veya birkaç izole DC kaynağına sahip uygulamalara sınırlılık getirmektedir. Ayrıca, kademeli güç hücreleri arasındaki eşit olmayan güç paylaşımı, bu ailenin yaygın zorluklarından biridir. İkinci aile, 3L-NPC ve 3L-T2C dönüştürücüleri gibi NPC tabanlı topolojileri içerir. Bu dönüştürücüler, sağlam güç devreleri ve basit koruma ile karakterize edilir. Ancak, bu topolojilerin kontrol tasarımı için dc-link dengesi önemli bir gerekliliktir. FC tabanlı topolojiler, seviye sayısını artırmak için kondansatörleri klemleme bileşeni olarak kullanır ve yüksek esneklik, yüksek yedekli operasyon ve hata toleransı ile karakterize edilen bir MLC ailesi oluşturur. Hibrit MLC'ler, geleneksel topolojilerin temel hücrelerinden oluşur ve bu nedenle, klasik MLC'lerin birçok avantajını, yüksek seviye üretme yeteneğiyle birleştirir. MMC topolojileri, yüksek verimlilik ve yüksek modülerliği nedeniyle HV uygulamaları için bir geçiş noktası olan MLC ailesini oluşturur.

2. Yaygın Dc-Link Topolojileri.

   Üç seviyeli Aktif NPC (ANPC) yapısı, I ve II adında iki farklı modülasyon tekniği kullanarak güç kaybı paylaşım sorununu çözebilmektedir. Bu tekniklerde, iki klemleme diyodları sıfır durumlarında akım akış yönünü kontrol etmek için iki aktif anahtarla değiştirilmiştir. Modülasyon deseni I, her bacakta dış anahtarların çoğunlukla anahtarlamadan kaynaklanan kaybın gerçekleşmesine neden olurken, desen II anahtarlamadan kaynaklanan kaybı iç anahtarlara taşır. FC kategorisi, klemlenmiş nötr nokta olmadan FC'ler kullanan topolojileri içerir ve bu nedenle, dc-link dengesi sorununu getirmez. Bu topolojilerde, FC'ler voltaj seviyeleri oluştururken DC kaynaklarının yerine kullanılır. Genel olarak, modülerliğinin sayesinde, bu aile NPC ailesine kıyasla nispeten daha yüksek seviyeler üretme yeteneğine sahiptir. Ayrıca, esneklik, hata toleransı ve anahtarlar arasındaki güç kaybı paylaşımının iyileştirilmesi, bu topolojilerin belirgin özellikleri arasındadır. Hibrit çok seviyeli dönüştürücüler (HMLC'ler), çeşitli temel topolojileri birleştirerek her birinin avantajlarından faydalanırken, bazı sınırlamalarını aşabilmektedir. Özellikle, hibrit topolojiler, hem dc-link hem de FC'ler için gerilim dengesi yeteneklerini ve anahtarlar arasında güç kaybı dağılımını iyileştirebilirken, NPC ve FC topolojilerine kıyasla gerekli aktif ve pasif bileşen sayısını azaltabilir.

3. Modülasyon ve Kontrol.

    Çok seviyeli dönüştürücüler için ana kontrol tekniklerinin sınıflandırılması aşağıdaki resimde gösterilmiştir. İki seviyeli dönüştürücülerde olduğu gibi, kademeli kontrol yapısı genellikle dış ve iç kontrol aşamalarının yanı sıra modülasyon bloğundan oluşur. İç ve dış döngüler, iki seviyeli ve çok seviyeli dönüştürücülerde benzer olsa da, skaler ve alan yönelimli kontrol (FOC) teknikleri için genellikle gereken modülasyon aşaması, seviye sayısının artmasıyla uyarlanmalıdır. Bu bölümde, öncelikle en popüler ve gelişmiş modülasyonların bir incelemesi sunulacaktır. Ayrıca, ayrı bir modülasyon gerektirmeyen kontrol teknikleri daha detaylı olarak incelenecektir.

4. Endüstriyel Uygulamalar.

    Tarihsel olarak, CHB inversörleri, modülerlik, hata toleransı ve hücrelerin bir araya getirilmesiyle yüksek voltaj seviyeleri üretebilmeleri ile karakterize edilir. Ancak, çok sayıda izole DC kaynağı (sanayi açısından bakıldığında dikdörtgen+transformer) gerekliliği, geniş bir güç dereceleri aralığı için uygulanabilirliğini sınırlar. Gerçekten de, CHB inversörleri, bu derecelerde uygun bileşenler bulunmadığı yüksek güç uygulamalarında (yüzlerce kilovatttan megavatt'a kadar) çoğunlukla kullanılmaktadır. Diğer taraftan, yaygın dc-link topolojileri, tek bir DC kaynağı kullanımlarıyla karakterize edilir ve bu nedenle, üç fazlı endüstriyel sistemler dahil çeşitli uygulamalarda iyi bir alternatifdir. Gerçekten de, motor sürücülerinde, PV inversörlerinde, hızlı DC şarj cihazlarında vb. 3-Bacak 3-Tel, 3-Bacak 4-Tel ve 4-Bacak 4-Tel gibi birçok yapılandırmada kullanılabilirler.

Kaynak: IEEE Xplore

Açıklama: Orijinali saygıya değer, iyi makaleler paylaşılmalı, ihlal olduğu durumda silinmesi gerekmektedir.