Egységes DC feszültség-kiegyensúlyozó irányítás szeparált DC kapcsolattal rendelkező kaskádolt H-híd alakzatú elektronikus erőműszerhez

     Ebben a tanulmányban egy teljes egyéni DC feszültség (magas- és alacsonyfeszültségű DC hálózatok feszültsége) kiegyenlítési stratégia kerül bemutatásra az elválasztott DC hálózattal rendelkező elektronikus erőátváltó esetében. A stratégia a különböző erőmodulokon átmenő aktív teljesítményeket állítja be a szigetelési és kimeneti szakaszokban, hogy javítsa a DC feszültség kiegyenlítési képességét. A stratégiának köszönhetően a magas- és alacsonyfeszültségű DC hálózatok jól kiegyenlítettek lesznek, ha különböző erőmodulok közötti egyensúlytalanság lép fel (pl. komponens paraméter eltérések, vagy néhány magas- vagy/és alacsonyfeszültségű DC hálózat újrahasznosítható energiaforrásokkal vagy/és DC terhelésekkel van összekötve). A javasolt stratégia elemzése és kísérleti igazolása történik.

1.Bevezetés.

    Az elektronikus erőátváltó (EPT), más néven szilárdtestes átalakító (SST), vagy erőelektronikus átalakító (PET), a jövőbeli erőhálózat kulcsfontosságú összetevője. Számos fejlett jellemvonást tartalmaz, mint például az újrahasznosítható energia integrációja, a fő erőhálózat és AC/DC mikrohálózat kapcsolódása, a kimeneti feszültség szabályozása, a harmonikus hullámok csillapítása, a reaktív teljesítmény kijavítása és a hibák elszigetelése.

A magasfeszültségű, nagy teljesítményű alkalmazásokban használt háromszintű EPT esetében több ígéretes topológia is kutatás alatt áll, mint például a soros H-híd EPT, a moduláris többszintű átalakító (MMC) EPT, és a rögzített többszintű EPT. 2012-ben egy 15 kV, 1.2 MVA egyfázisú soros H-híd EPT települt egy lokomotívára, hogy a térfogat csökkentése és hatékonyság növelése érdekében lecserélje a 16.67 Hz lineáris erőátváltót. 2015-ben egy 10 kV/400 V, 500 kVA háromfázisú soros H-híd EPT települt egy elosztóerőhálózatba, hogy minőségi energiaellátást biztosítson.

2.Elválasztott DC hálózattal rendelkező EPT.

    Az Ábramutatja a háromfázisú EPT fő áramkörét, amely elválasztott DC hálózattal rendelkezik. Ez egy háromszintű, bemeneti soros-kimeneti párhuzamos konfigurációval rendelkezik, minden fázishoz   n     PM van. A három szakasz a bemeneti, a szigetelési és a kimeneti szakasz. Az Ábrán két AC port és hat DC port látható. Minden fázis PM 1-hez tartozik egy magasfeszültségű DC port és egy alacsonyfeszültségű DC port, amelyek különböző feszültségű újrahasznosítható energiaforrásokat és DC terheléseket kapcsolnak.

3.A javasolt teljes egyéni DC feszültség kiegyenlítési stratégia.

Amikor újrahasznosítható energiaforrások és DC terhelések vannak összekötve az EPT DC portjain (pl. DC port A_H és A_L, ahogy az látható a Ábra 1-en), vagy komponens paraméter eltérések lépnek fel, akkor a különböző PM-ek közötti teljesítményegyenleg megszűnik. Ha a teljesítményegyenleg túllépi a DC feszültség kiegyenlítő vezérlő beállítási képességét, a DC feszültségek nem lesznek kiegyenlítettek. Ebben a részben az újrahasznosítható energiaforrás és DC terhelés esetét elemzik példaként. 

4.A javasolt teljes egyéni DC feszültség kiegyenlítési stratégia megvalósítása.

    A javasolt stratégia két részből áll: egy egyéni magasfeszültségű DC hálózat kiegyenlítési stratégia a szigetelési szakaszban, és egy egyéni alacsonyfeszültségű DC hálózat kiegyenlítési stratégia a kimeneti szakaszban.

5.Következtetések.

     Ebben a tanulmányban egy teljes egyéni DC feszültség kiegyenlítési stratégia került bemutatásra az elválasztott DC hálózattal rendelkező EPT esetében. A három teljes egyéni DC feszültség kiegyenlítési stratégia DC feszültség kiegyenlítési képességeinek elemzése és rangsora történt. A rangsor eredményei azt mutatják, hogy a javasolt stratégia a legnagyobb DC feszültség kiegyenlítési képességgel rendelkezik. Ez a következtetés kísérleti igazolással támogatott. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a magas- és alacsonyfeszültségű DC hálózatok jól kiegyenlítettek lesznek a javasolt stratégia segítségével, még akkor is, ha súlyos komponens paraméter eltérések vannak, vagy a teljes teljesítmény nagy része DC teljesítmény. Valójában, a javasolt stratégia segítségével a magas- és alacsonyfeszültségű DC hálózatok kiegyenlítettek lesznek súlyos egyensúlytalanság mellett, amennyiben a PM-en átmenő teljesítmények a maximálisan megengedett teljesítményen belül maradnak.

Forrás: IEEE Xplore.

Megjegyzés: Tiszteletben tartva az eredetit, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sértés esetén kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot a törlésért.