التحكم الفردي في توازن الجهد المستمر لمحول الطاقة الإلكتروني ذي الجسور المتسلسلة H-Bridge مع طوبولوجيا رابط DC منفصل

     في هذا البحث، تم اقتراح استراتيجية توازن جهد مستمر فردي شامل (تشمل الجهد العالي والجهد المنخفض للروابط المستمرة) لمحول الطاقة الإلكتروني مع طوبولوجيا روابط مستمرة منفصلة. تقوم الاستراتيجية بتعديل القدرات النشطة المتدفقة عبر مراحل العزل والإخراج في الوحدات القوة المختلفة لتعزيز قدرة التوازن بين الجهود المستمرة. من خلال هذه الاستراتيجية، يمكن تحقيق توازن جيد بين الروابط المستمرة ذات الجهد العالي والمنخفض عند حدوث عدم توازن بين الوحدات القوة المختلفة (مثل اختلاف معلمات المكونات أو اتصال بعض الروابط المستمرة ذات الجهد العالي أو/و المنخفض بمصادر الطاقة المتجددة أو/و الأحمال المستمرة). تم تحليل الاستراتيجية المقترحة ودعمها بالتحقق التجريبي.

1.مقدمة.

    محول الطاقة الإلكتروني (EPT)، والذي يُعرف أيضًا باسم محول الحالة الصلبة (SST) أو محول الطاقة الإلكترونية (PET) ، يعتبر عنصرًا أساسيًا لشبكات الكهرباء المستقبلية. يمتلك العديد من الخصائص المتقدمة مثل دمج الطاقة المتجددة، وربط الشبكة الرئيسية بشبكات الطاقة الصغيرة البديلة (AC/DC) ، وتنظيم الجهد الإخراجي، وتقليل التوافقيات، وتعويض الطاقة غير الفعالة والعزل عند حدوث أعطال.

بالنسبة لـ EPT ذو الثلاث مراحل في التطبيقات ذات الجهد العالي والقدرة العالية، هناك عدة طوبولوجيات واعدة تم دراستها، مثل محول H-bridge المتسلسل ، محول متعدد المستويات الوحداتي (MMC) EPT  و محول متعدد المستويات ذي الضبط . في عام 2012، تم تركيب محول Traction EPT أحادي المرحلة بجهد 15 كيلوفولت وقوة 1.2 ميجا فولت أمبير على قاطرة لتقليل الحجم وتحسين الكفاءة عن طريق استبدال المحول الخطي ذو الجهد 16.67 هرتز . في عام 2015، تم تركيب محول EPT ثلاثي المرحلة بجهد 10 كيلوفولت/400 فولت وقوة 500 كيلو فولت أمبير في شبكة توزيع الكهرباء لتوفير تزويد عالي الجودة للطاقة .

2.EPT مع طوبولوجيا روابط مستمرة منفصلة.

    الشكل يوضح الدائرة الرئيسية لـ EPT ثلاثي الأطوار مع طوبولوجيا روابط مستمرة منفصلة كما هو مقدم في . إنه تكوين سلسلة مدخلات متوازية مخرجات بـ      n     وحدة قوة لكل طور. الثلاث مراحل هي مرحلة المدخلات، مرحلة العزل ومرحلة المخرجات. في الشكل ، هناك منفذان تيار متردد وستة منافذ تيار مستمر. بالنسبة لوحدة القوة 1 في كل طور، هناك منفذ تيار مستمر عالي الجهد ومنفذ تيار مستمر منخفض الجهد لتوصيل مصادر الطاقة المتجددة والأحمال المستمرة بمستويات جهد مختلفة.

3.الاستراتيجية المقترحة لتوازن الجهد المستمر الفردي الشامل.

    عندما يتم توصيل مصادر الطاقة المتجددة والأحمال المستمرة بمنافذ التيار المستمر لـ EPT (مثل منافذ A_H و A_L كما هو موضح في الشكل 1) أو يحدث اختلاف في معلمات المكونات، سيكون هناك عدم توازن في القدرة بين الوحدات القوة المختلفة. إذا كان عدم التوازن في القدرة خارج نطاق قدرة متحكم توازن الجهد المستمر، ستكون الجهود المستمرة غير متوازنة. في هذا القسم، سيتم تحليل حالة مصدر الطاقة المتجددة والأحمال المستمرة كمثال. 

4.تنفيذ الاستراتيجية المقترحة لتوازن الجهد المستمر الفردي الشامل.

    تحتوي الاستراتيجية المقترحة على جزأين: استراتيجية توازن الجهد المستمر العالي الفردي في مرحلة العزل واستراتيجية توازن الجهد المستمر المنخفض الفردي في مرحلة المخرجات.

5.الاستنتاجات.

     في هذا البحث، تم اقتراح استراتيجية توازن جهد مستمر فردي شاملة لـ EPT مع طوبولوجيا روابط مستمرة منفصلة. تم تحليل وترتيب قدرات التوازن بين الجهود المستمرة للأربع استراتيجيات المقترحة. تشير نتائج الترتيب إلى أن الاستراتيجية المقترحة تتمتع بأقوى قدرة على توازن الجهود المستمرة. يتم دعم هذا الاستنتاج بالتحقق التجريبي. أظهرت النتائج التجريبية أنه يمكن تحقيق توازن جيد بين الروابط المستمرة ذات الجهد العالي والمنخفض باستخدام الاستراتيجية المقترحة حتى في حالة وجود اختلاف شديد في معلمات المكونات أو نسبة كبيرة من القدرة المستمرة في القدرة الكلية. في الواقع، باستخدام الاستراتيجية المقترحة، يمكن تحقيق توازن بين الروابط المستمرة ذات الجهد العالي والمنخفض تحت ظروف عدم التوازن الشديد طالما كانت القدرات المتدفقة عبر الوحدات القوة ضمن القدرة القصوى المسموح بها .

المصدر: IEEE Xplore.

بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة  تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.