Giảm nhiễu điện từ chế độ chung cho biến áp bán dẫn

     Bài viết này giải quyết khoảng trống này bằng cách trình bày một đánh giá toàn diện về các MLC dc-link phổ biến, bao gồm sự phát triển về mặt cấu trúc, đặc điểm, so sánh cấu trúc, kỹ thuật điều chế, chiến lược kiểm soát và các lĩnh vực ứng dụng công nghiệp. Ngoài ra, các góc nhìn tương lai và khuyến nghị cũng được thảo luận để cung cấp cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư hiểu rõ hơn về các ứng dụng tiềm năng và lợi ích của các bộ chuyển đổi này.

1.Giới thiệu.

     Xem xét các giai đoạn tiến hóa chính của MLC, các cấu trúc MLC hiện có có thể được phân loại thành một số họ, như được thể hiện trong hình dưới đây. Họ đầu tiên bao gồm các cấu trúc dựa trên CHB và đã được sử dụng. Các bộ chuyển đổi này có tính mô-đun cao và số lượng công tắc điện tối ưu cho các mức đầu ra [31]. Tuy nhiên, cần nhiều nguồn DC độc lập, đòi hỏi phải sử dụng các biến áp cách ly lớn hoặc hạn chế khả năng sử dụng chúng cho các ứng dụng có nhiều nguồn DC độc lập. Ngoài ra, việc chia sẻ công suất không đồng đều giữa các tế bào điện năng liên kết là một trong những thách thức phổ biến trong họ này. Họ thứ hai bao gồm các cấu trúc dựa trên NPC như 3L-NPC và 3L-T2C. Các bộ chuyển đổi này được đặc trưng bởi mạch điện mạnh mẽ và bảo vệ đơn giản. Tuy nhiên, cân bằng đường dẫn DC là yêu cầu thiết yếu trong thiết kế kiểm soát của các cấu trúc này. Các cấu trúc dựa trên FC sử dụng tụ điện làm thành phần kẹp để tăng số lượng mức, tạo thành một họ MLC được đặc trưng bởi tính linh hoạt cao, độ dư thừa cao và hoạt động chịu lỗi. Các MLC lai được tạo thành từ các tế bào cơ bản của các cấu trúc truyền thống và do đó kết hợp nhiều ưu điểm của các MLC cổ điển với khả năng tạo ra số lượng mức cao. Các cấu trúc MMC tạo thành một họ MLC đại diện cho bước đột phá cho các ứng dụng HV nhờ hiệu suất cao và mô-đun cao.

2. Cấu trúc Dc-Link Phổ biến.

   Cấu trúc ANPC ba mức đã có thể giải quyết vấn đề chia sẻ tổn hao công suất thông qua việc sử dụng hai kỹ thuật điều chế khác nhau gọi là mẫu điều chế I và II. Trong đó, hai điôt kẹp được thay thế bằng hai công tắc chủ động để kiểm soát hướng dòng điện trong trạng thái không. Mẫu điều chế I khiến hầu hết tổn hao công tắc xảy ra ở các công tắc ngoài của mỗi chân, trong khi mẫu II chuyển tổn hao công tắc sang các công tắc trong. Danh mục FC bao gồm các cấu trúc sử dụng FC mà không có điểm trung tính bị kẹp và do đó không mang lại vấn đề cân bằng đường dẫn DC. Trong các cấu trúc này, FC được sử dụng để thay thế các nguồn DC trong khi tạo ra các mức điện áp. Nhờ tính mô-đun, họ này có khả năng tạo ra mức tương đối cao hơn so với họ NPC. Hơn nữa, tính linh hoạt, hoạt động chịu lỗi và cải thiện chia sẻ tổn hao giữa các công tắc là những đặc điểm nổi bật của các cấu trúc này. Các bộ chuyển đổi đa mức lai (HMLC) kết hợp nhiều cấu trúc cơ bản để tận dụng các ưu điểm riêng, trong khi khắc phục một số hạn chế của chúng. Chủ yếu, các cấu trúc lai có thể cải thiện khả năng cân bằng điện áp cho cả đường dẫn DC và FC, cũng như phân phối tổn hao công suất giữa các công tắc, trong khi giảm số lượng thành phần chủ động và thụ động cần thiết so với các cấu trúc NPC và FC.

3. Điều Chế và Kiểm Soát.

    Một phân loại các kỹ thuật kiểm soát chính cho các bộ chuyển đổi đa mức được hiển thị trong hình dưới đây. Cũng giống như bộ chuyển đổi hai mức, cấu trúc kiểm soát chuỗi thường bao gồm các giai đoạn kiểm soát bên ngoài và bên trong cùng với khối điều chế. Mặc dù các vòng lặp bên trong và bên ngoài tương tự trong các bộ chuyển đổi hai mức và đa mức, giai đoạn điều chế, chủ yếu cần thiết cho các kỹ thuật điều khiển vectơ và điều khiển định hướng trường (FOC), cần được điều chỉnh khi số lượng mức tăng lên. Trong phần này, trước tiên, một đánh giá về các bộ điều chế phổ biến nhất cũng như tiên tiến nhất sẽ được trình bày. Đồng thời, các kỹ thuật kiểm soát không yêu cầu một bộ điều chế riêng biệt sẽ được nghiên cứu chi tiết hơn.

4. Ứng dụng Công nghiệp.

    Từ lịch sử, các bộ nghịch lưu CHB được đặc trưng bởi tính mô-đun, khả năng chịu lỗi và khả năng tạo ra số lượng mức điện áp cao bằng cách nối tiếp các tế bào. Tuy nhiên, yêu cầu về nhiều nguồn DC độc lập (chỉnh lưu + biến áp từ quan điểm công nghiệp) hạn chế khả năng áp dụng của chúng cho một loạt rộng rãi các mức công suất. Thật vậy, các bộ nghịch lưu CHB chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao (từ vài trăm kilowatt đến megawatt) nơi không có các thành phần phù hợp cho các mức công suất này. Mặt khác, các cấu trúc đường dẫn DC phổ biến được đặc trưng bởi việc sử dụng một nguồn DC duy nhất, làm cho chúng trở thành một lựa chọn tốt trong nhiều ứng dụng như hệ thống công nghiệp ba pha. Thực tế, chúng có thể được sử dụng trong nhiều cấu hình như 3 chân 3 dây, 3 chân 4 dây và 4 chân 4 dây trong các bộ điều khiển động cơ, bộ nghịch lưu PV, bộ sạc DC nhanh, v.v.

Nguồn: IEEE Xplore

Tuyên bố: Trân trọng nguyên bản, bài viết hay đáng được chia sẻ, nếu vi phạm quyền tác giả xin liên hệ để xóa.