Individuální kontrola vyrovnávání stejnosměrného napětí pro kaskádovitý H-most elektronického transformátoru s oddělenou topologií stejnosměrného propojení

     V tomto článku je navržena celková strategie vyrovnávání individuálního stejnosměrného napětí (včetně vysokého a nízkého stejnosměrného napětí) pro elektronický převodník s oddělenou topologií stejnosměrného propojení. Tato strategie upravuje aktivní výkon proudící skrze izolační a výstupní stupně různých výkonových modulů, aby byla zlepšena schopnost vyrovnávání stejnosměrného napětí. Pomocí této strategie lze dobře vyrovnat vysoké a nízké stejnosměrné propojení, když dojde k nerovnováze mezi různými výkonovými moduly (např. nesoulad parametrů komponent nebo pokud jsou některé vysoké nebo/anebo nízké stejnosměrné propojení spojeny s obnovitelnými zdroji energie nebo/anebo stejnosměrnými zátěžemi). Navržená strategie je analyzována a podložena experimentálním ověřením.

1.Úvod.

    Elektronický převodník (EPT), také nazývaný pevný státní převodník (SST) , nebo převodník elektronické moci (PET) , je považován za klíčovou komponentu budoucí elektrické sítě. Má mnoho pokročilých funkcí, jako je integrace obnovitelných zdrojů energie, spojení hlavní elektrické sítě a AC/DC mikrosítě , regulace výstupního napětí, potlačení harmonických složek, kompenzace reaktivního výkonu a izolace poruch.

Pro třístupňový EPT ve vysokonapěťových a vysokovýkonových aplikacích existují několik slibných topologií, které byly výzkumem zkoumány, jako je kaskádový H-most EPT , modulární víceúrovňový převodník (MMC) EPT  a clamping multilevel EPT . V roce 2012 byl na lokomotivu instalován jednofázový kaskádový H-most trakční EPT o napětí 15 kV a výkonu 1,2 MVA, aby byl snížen objem a zvýšena efektivita nahrazením lineárního převodníku energie s frekvencí 16,67 Hz . V roce 2015 byl v distribuční síti nainstalován třífázový kaskádový H-most EPT o napětí 10 kV/400 V a výkonu 500 kVA, aby byl poskytnut vysokokvalitní dodávka energie .

2.EPT s oddělenou topologií stejnosměrného propojení.

    Fig ukazuje hlavní obvod třífázového EPT s oddělenou topologií stejnosměrného propojení prezentovanou . Je to třístupňová konfigurace s sériovým vstupem a paralelním výstupem s      n     PMs na fázi. Tři stupně jsou vstupní stupeň, izolační stupeň a výstupní stupeň. V Fig jsou dva AC porty a šest DC portů. Pro PM 1 v každé fázi jsou vysokonapěťový DC port a nízkonapěťový DC port pro připojení obnovitelných zdrojů energie a DC zátěží s různými úrovněmi napětí.

3.Navržená celková strategie vyrovnávání individuálního stejnosměrného napětí.

    Když jsou obnovitelné zdroje energie a DC zátěže připojeny k DC portům EPT (např. DC porty A_H a A_L, jak je ukázáno v Obr. 1) nebo dojde k nesouladu parametrů komponent, bude mezi různými PM existovat nerovnováha výkonu. Pokud je tato nerovnováha výkonu nad možnostmi regulačního systému pro vyrovnávání stejnosměrného napětí, stejnosměrná napětí budou nerovnovážná. V této sekci bude analyzován scénář s obnovitelnými zdroji energie a DC zátěžemi jako příklad. 

4.Realizace navržené celkové strategie vyrovnávání individuálního stejnosměrného napětí.

    Navržená strategie obsahuje dvě části: individuální strategii vyrovnávání vysokého stejnosměrného napětí v izolačním stupni a individuální strategii vyrovnávání nízkého stejnosměrného napětí v výstupním stupni.

5.Závěry.

     V tomto článku byla pro EPT s oddělenou topologií stejnosměrného propojení navržena celková strategie vyrovnávání individuálního stejnosměrného napětí. Byla analyzována a hodnocena schopnost vyrovnávání stejnosměrného napětí tří celkových individuálních strategií vyrovnávání stejnosměrného napětí. Výsledky hodnocení ukazují, že navržená strategie má nejvyšší schopnost vyrovnávání stejnosměrného napětí. Tento závěr je podložen experimentálním ověřením. Experimentální výsledky ukázaly, že individuální vysoké a nízké stejnosměrné propojení lze dobře vyrovnat pomocí navržené strategie, i když dochází k závažnému nesouladu parametrů komponent nebo k velkému podílu stejnosměrného výkonu v celkovém výkonu. Ve skutečnosti lze s použitím navržené strategie individuální vysoké a nízké stejnosměrné propojení vyrovnat i za závažných nerovnovážných podmínek, pokud výkon proudící skrz PM není nad maximálně povoleným výkonem .

Zdroj: IEEE Xplore.

Poznámka: Respektujeme původ, kvalitní články jsou hodné sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, prosíme o kontakt pro odstranění.