کنترل تعادل ولتاژ مستقیم فردی برای ترانسفورماتور برق الکترونیکی با مدار پل H متصل به هم با توپولوژی DC-Link جدا شده

     در این مقاله، یک استراتژی تعادل کلی ولتاژ مستقیم فردی (شامل ولتاژ‌های پیوند مستقیم بالا و پایین) برای ترانسفورماتور الکترونیکی قدرت با توپولوژی پیوند مستقیم جداگانه پیشنهاد شده است. این استراتژی قدرت فعال عبوری از مراحل جداسازی و خروجی در ماژول‌های قدرت مختلف را تنظیم می‌کند تا قابلیت تعادل ولتاژ مستقیم را افزایش دهد. از طریق این استراتژی، پیوندهای مستقیم بالا و پایین می‌توانند به خوبی هنگامی که عدم تعادل بین ماژول‌های قدرت مختلف (مانند ناهماهنگی پارامترهای مؤلفه یا/و برخی از پیوندهای مستقیم بالا یا/و پایین به منابع انرژی تجدیدپذیر یا/و بارهای مستقیم متصل شده‌اند) رخ دهد، تعادل یابند. استراتژی پیشنهادی تحلیل شده و با اعتبارسنجی آزمایشی پشتیبانی شده است.

1.مقدمه

    ترانسفورماتور الکترونیکی قدرت (EPT)، که همچنین به عنوان ترانسفورماتور حالت جامد (SST) یا ترانسفورماتور الکترونیکی قدرت (PET) نیز شناخته می‌شود، به عنوان یک مؤلفه کلیدی برای شبکه قدرت آینده در نظر گرفته شده است. این ترانسفورماتور ویژگی‌های پیشرفته زیادی دارد، مانند یکپارچه‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر، اتصال شبکه قدرت اصلی و شبکه میکروگرید AC/DC، تنظیم ولتاژ خروجی، سرکوب هارمونیک، جبران قدرت واکنشی و جداسازی خطای.

برای EPT سه مرحله‌ای در کاربردهای قدرت بالا و ولتاژ بالا، چند توپولوژی پربار مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، مانند EPT پلی H متوالی، EPT تبدیل‌کننده چندسطحی ماژولار (MMC) و EPT چندسطحی با قطع. در سال 2012، یک EPT تحرک یکفازی 15-کیلوولت 1.2-مگاوات با پلی H متوالی روی یک لوکوموتیو نصب شد تا با جایگزینی ترانسفورماتور خطی 16.67 هرتز، حجم را کاهش داده و کارایی را بهبود بخشد. در سال 2015، یک EPT سه‌فازی 10-کیلوولت/400-ولت 500-کیلووات با پلی H متوالی در یک شبکه توزیع قدرت نصب شد تا تأمین قدرت با کیفیت بالا ارائه دهد.

2.ترانسفورماتور الکترونیکی قدرت با توپولوژی پیوند مستقیم جداگانه

    شکل نمایی از مدار اصلی EPT سه‌فازی با توپولوژی پیوند مستقیم جداگانه ارائه شده است. این یک پیکربندی سری-واحد-موازی سه مرحله‌ای با   n     PM در هر فاز است. سه مرحله شامل مرحله ورودی، مرحله جداسازی و مرحله خروجی هستند. در شکل، دو پورت AC و شش پورت DC وجود دارد. برای PM 1 در هر فاز، یک پورت DC با ولتاژ بالا و یک پورت DC با ولتاژ پایین برای اتصال منابع انرژی تجدیدپذیر و بارهای DC با سطوح ولتاژ مختلف وجود دارد.

3.استراتژی تعادل کلی ولتاژ مستقیم فردی پیشنهادی

وقتی منابع انرژی تجدیدپذیر و بارهای DC با پورت‌های DC EPT (مانند پورت‌های A_H و A_L، نشان داده شده درشکل 1) یا ناهماهنگی پارامترهای مؤلفه رخ دهد، اختلاف قدرت بین PM‌های مختلف خواهد بود. اگر اختلاف قدرت فراتر از توان تنظیم کننده تعادل ولتاژ DC باشد، ولتاژ‌های DC نامتوازن خواهند بود. در این بخش، سناریوی منبع انرژی تجدیدپذیر و بار DC به عنوان مثال تحلیل خواهد شد.

4.اجرای استراتژی تعادل کلی ولتاژ مستقیم فردی پیشنهادی

    استراتژی پیشنهادی شامل دو بخش است: یک استراتژی تعادل ولتاژ DC بالا فردی در مرحله جداسازی و یک استراتژی تعادل ولتاژ DC پایین فردی در مرحله خروجی.

5.نتیجه‌گیری

     در این مقاله، یک استراتژی تعادل کلی ولتاژ مستقیم فردی برای EPT با توپولوژی پیوند مستقیم جداگانه پیشنهاد شده است. قابلیت‌های تعادل ولتاژ DC سه استراتژی تعادل کلی ولتاژ مستقیم فردی تحلیل و رتبه‌بندی شده‌اند. نتایج رتبه‌بندی نشان می‌دهد که استراتژی پیشنهادی قابلیت تعادل ولتاژ DC قوی‌تری دارد. این نتیجه با اعتبارسنجی آزمایشی پشتیبانی شده است. نتایج آزمایشی نشان داده‌اند که ولتاژ‌های DC بالا و پایین فردی می‌توانند با استراتژی پیشنهادی به خوبی تحت شرایط عدم تعادل شدید پارامترهای مؤلفه یا وجود نسبت بالایی از قدرت DC در قدرت کلی، تعادل یابند. در واقع، با استراتژی پیشنهادی، ولتاژ‌های DC بالا و پایین فردی می‌توانند تحت شرایط عدم تعادل شدید، به شرطی که قدرت عبوری از PM در حداقل قدرت مجاز باشد، تعادل یابند.

منبع: IEEE Xplore.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، اگر نقض حق تکثیری وجود دارد لطفاً تماس بگیرید و حذف کنید.