Control individual de tensión DC para transformador electrónico de potencia con topoloxía de cascada H-bridge e enlace DC separado

     Neste artigo, propóusese unha estratexia xeral de balanceo de voltaxe CD individual (incluíndo voltaxes de ligazón CD de alta e baixa tensión) para a transformadora electrónica de potencia con topoloxía de ligazón CD separada. A estratexia axusta as potencias activas que fluen a través das etapas de isolamento e de saída en diferentes módulos de potencia para mellorar a capacidade de balanceo da voltaxe CD. A través desta estratexia, as ligazóns CD de alta e baixa tensión poden equilibrarse correctamente cando ocorre un desequilibrio entre diferentes módulos de potencia (por exemplo, desacordos nos parámetros dos compoñentes ou algunhas das ligazóns CD de alta ou/ou baixa tensión están conectadas con fuentes de enerxía renovables ou/ou cargas CD). A estratexia proposta analízase e respálldase coa validación experimental.

1.Introdución.

    A transformadora electrónica de potencia (EPT), tamén chamada transformadora de estado sólido (SST) , ou transformadora electrónica de potencia (PET) , considerouse como un compoñente clave para a futura rede eléctrica. Ten moitas características avanzadas, como a integración de enerxía renovable, conexión da rede eléctrica principal e microredes AC/DC , regulación da tensión de saída, supresión de harmónicos, compensación de potencia reactiva e isolamento de fallos.

Para a EPT de tres etapas en aplicacións de alta tensión e alta potencia, hai varias topoloxías prometedoras que foron investigadas, como a EPT de ponte H en cascada , a EPT de conversor modular multínivel (MMC)  e a EPT de nivel múltiple con clamping . En 2012, instalouse unha EPT de tracción de ponte H en cascada monofásica de 15 kV 1,2 MVA nun locomotora para reducir o volume e mellorar a eficiencia substituíndo a transformadora de potencia linear de 16,67 Hz . En 2015, instalouse unha EPT de ponte H en cascada trifásica de 10 kV/400 V 500 kVA nunha rede de distribución eléctrica para proporcionar un suministro de enerxía de alta calidade .

2.EPT con topoloxía de ligazón CD separada.

    A figura mostra o circuito principal da EPT trifásica coa topoloxía de ligazón CD separada presentada . É unha configuración de entrada en serie-saída en paralelo de tres etapas con      n     PM por fase. As tres etapas son a etapa de entrada, a etapa de isolamento e a etapa de saída. Na figura, hai dúas portas AC e seis portas DC. Para o PM 1 en cada fase, hai unha porta DC de alta tensión e unha porta DC de baixa tensión para conectar fuentes de enerxía renovables e cargas CD con diferentes niveis de tensión.

3.A estratexia xeral de balanceo de voltaxe CD individual proposta.

    Cando as fuentes de enerxía renovable e as cargas CD están conectadas coas portas DC da EPT (por exemplo, as portas DC A_H e A_L, mostradas en Fig. 1) ou ocorre un desacordo nos parámetros dos compoñentes, haxa un desequilibrio de potencia entre diferentes PM. Se o desequilibrio de potencia está máis allá da capacidade de axuste do controlador de balanceo de voltaxe CD, os voltaxes CD estarán desequilibrados. Nesta sección, analízase o escenario de fuentes de enerxía renovable e cargas CD como exemplo. 

4.Realización da estratexia xeral de balanceo de voltaxe CD individual proposta.

    A estratexia proposta contén dous partes: unha estratexia de balanceo de ligazón CD de alta tensión individual na etapa de isolamento e unha estratexia de balanceo de ligazón CD de baixa tensión individual na etapa de saída.

5.Conclusións.

     Neste artigo, propóuse unha estratexia xeral de balanceo de voltaxe CD individual para a EPT coa topoloxía de ligazón CD separada. Analizaronse e ordenáronse as capacidades de balanceo de voltaxe CD das tres estratexias xerais de balanceo de voltaxe CD individual. Os resultados do orde indican que a estratexia proposta ten a capacidade de balanceo de voltaxe CD máis forte. Esta conclusión respálldase coa verificación experimental. Os resultados experimentais mostraron que as ligazóns CD individuais de alta e baixa tensión poden equilibrarse correctamente coa estratexia proposta cando existen desacordos graves nos parámetros dos compoñentes ou cando hai unha gran proporción de potencia CD no total da potencia. De feito, coa estratexia proposta, as ligazóns CD individuais de alta e baixa tensión poden equilibrarse en condicións de desequilibrio grave, sempre que as potencias que fluyen a través dos PM estean dentro da potencia máxima permitida .

Fonte: IEEE Xplore.

Declaración: Respetar o original, artigos boos mérito compartir, se hai infracción contactar eliminar.