विभाजित DC-लिंक टोपोलॉजी के साथ कैस्केड H-ब्रिज इलेक्ट्रॉनिक पावर ट्रांसफार्मर के लिए व्यक्तिगत DC वोल्टेज बैलेंस नियंत्रण

     इस शोध पत्र में, अलग-अलग डीसी लिंक टोपोलॉजी के साथ इलेक्ट्रोनिक पावर ट्रांसफार्मर (ईपीटी) के लिए एक समग्र व्यक्तिगत डीसी वोल्टेज (उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक वोल्टेज सहित) संतुलन रणनीति प्रस्तावित की गई है। यह रणनीति अलग-अलग पावर मॉड्यूलों में आइसोलेशन और आउटपुट स्टेज के माध्यम से प्रवाहित होने वाली सक्रिय शक्तियों को समायोजित करके डीसी वोल्टेज संतुलन क्षमता को बढ़ाती है। इस रणनीति के माध्यम से, जब अलग-अलग पावर मॉड्यूलों (जैसे, घटक पैरामीटर मिसमैच या कुछ उच्च-वोल्टेज या/और निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों या/और डीसी लोडों से जुड़े हों) के बीच असंतुलन होता है, तो उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक अच्छी तरह से संतुलित हो सकते हैं। प्रस्तावित रणनीति का विश्लेषण और प्रयोगशाला परीक्षण द्वारा समर्थन किया गया है।

1.परिचय।

    इलेक्ट्रोनिक पावर ट्रांसफार्मर (ईपीटी), जिसे सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर (एसएसटी) भी कहा जाता है या पावर इलेक्ट्रोनिक ट्रांसफार्मर (पीईटी) के रूप में भी जाना जाता है, भावी पावर ग्रिड के लिए एक महत्वपूर्ण घटक माना जाता है। इसके कई उन्नत विशेषताएं हैं, जैसे नवीकरणीय ऊर्जा समावेश, मुख्य पावर ग्रिड और एसी/डीसी माइक्रोग्रिड कनेक्शन, आउटपुट वोल्टेज नियंत्रण, हार्मोनिक समापन, अप्रत्यक्ष शक्ति की पूर्ति और फ़ॉल्ट आइसोलेशन।

उच्च-वोल्टेज उच्च-शक्ति एप्लिकेशन में तीन-चरण ईपीटी के लिए कई उम्मीदवार टोपोलॉजियाँ शोधित हो चुकी हैं, जैसे कास्केडेड एच-ब्रिज ईपीटी, मॉड्यूलर मल्टीलेवल कन्वर्टर (एमएमसी) ईपीटी और क्लैंपिंग मल्टीलेवल ईपीटी। 2012 में, 15-किलोवोल्ट 1.2-मेगावाट एक-फेज कास्केडेड एच-ब्रिज ट्रैक्शन ईपीटी को एक लोकोमोटिव पर स्थापित किया गया था, जिससे आयतन कम हो गया और 16.67 हर्ट्ज लिनियर पावर ट्रांसफार्मर को प्रतिस्थापित करके दक्षता में सुधार हुआ। 2015 में, 10-किलोवोल्ट/400-वोल्ट 500-किलोवाट तीन-फेज कास्केडेड एच-ब्रिज ईपीटी को डिस्ट्रीब्यूशन पावर ग्रिड में स्थापित किया गया था, जिससे उच्च गुणवत्ता वाली पावर सप्लाई उपलब्ध हुई।

2.अलग-अलग डीसी-लिंक टोपोलॉजी वाला ईपीटी।

    आकृति तीन-फेज ईपीटी का मुख्य सर्किट दर्शाती है, जिसमें अलग-अलग डीसी-लिंक टोपोलॉजी प्रस्तुत की गई है। यह एक तीन-चरण इनपुट-श्रृंखला-आउटपुट-समानांतर विन्यास है, जिसमें प्रत्येक फेज पर n पीएम होते हैं। तीन चरण हैं: इनपुट चरण, आइसोलेशन चरण और आउटपुट चरण। आकृति में, दो एसी पोर्ट और छह डीसी पोर्ट हैं। प्रत्येक फेज के पीएम 1 में, एक उच्च-वोल्टेज डीसी पोर्ट और एक निम्न-वोल्टेज डीसी पोर्ट होते हैं, जो विभिन्न वोल्टेज स्तरों के नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों और डीसी लोडों को जोड़ने के लिए होते हैं।

3.प्रस्तावित समग्र व्यक्तिगत डीसी वोल्टेज संतुलन रणनीति।

जब नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत और डीसी लोड ईपीटी के डीसी पोर्टों (जैसे, डीसी पोर्ट A_H और A_L, आकृति 1 में दिखाया गया है) से जुड़े हों या घटक पैरामीटर मिसमैच हो, तो अलग-अलग पीएम के बीच शक्ति का असंतुलन होगा। यदि शक्ति का असंतुलन डीसी वोल्टेज संतुलन नियंत्रक की समायोजन क्षमता से बाहर हो, तो डीसी वोल्टेज असंतुलित हो जाएंगे। इस खंड में, नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत और डीसी लोड दृष्टिकोण का विश्लेषण एक उदाहरण के रूप में किया जाएगा।

4.प्रस्तावित समग्र व्यक्तिगत डीसी वोल्टेज संतुलन रणनीति का निष्पादन।

    प्रस्तावित रणनीति दो भागों में विभाजित है: आइसोलेशन चरण में एक व्यक्तिगत उच्च-वोल्टेज डीसी-लिंक संतुलन रणनीति और आउटपुट चरण में एक व्यक्तिगत निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक संतुलन रणनीति।

5.निष्कर्ष।

     इस शोध पत्र में, अलग-अलग डीसी-लिंक टोपोलॉजी वाले ईपीटी के लिए एक समग्र व्यक्तिगत डीसी वोल्टेज संतुलन रणनीति प्रस्तावित की गई है। तीन समग्र व्यक्तिगत डीसी वोल्टेज संतुलन रणनीतियों की डीसी वोल्टेज संतुलन क्षमताओं का विश्लेषण और रैंकिंग किया गया है। रैंकिंग के परिणाम दर्शाते हैं कि प्रस्तावित रणनीति की सबसे मजबूत डीसी वोल्टेज संतुलन क्षमता है। यह निष्कर्ष प्रयोगशाला परीक्षण द्वारा समर्थित है। प्रयोगशाला के परिणामों से पता चलता है कि प्रस्तावित रणनीति के साथ, जब घटक पैरामीटर मिसमैच बहुत गंभीर हो या कुल शक्ति में डीसी शक्ति का बड़ा अनुपात हो, तो व्यक्तिगत उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक अच्छी तरह से संतुलित हो सकते हैं। वास्तव में, प्रस्तावित रणनीति के साथ, जब तक पीएम के माध्यम से प्रवाहित होने वाली शक्ति अधिकतम अनुमत शक्ति के भीतर हो, तब तक व्यक्तिगत उच्च-वोल्टेज और निम्न-वोल्टेज डीसी-लिंक गंभीर असंतुलित स्थितियों में भी संतुलित हो सकते हैं।

स्रोत: IEEE Xplore.

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