直列接続Hブリッジ電子電力変換器の分離型DCリンクトポロジーにおける個別DC電圧バランス制御
本稿では、分離されたDCリンクトポロジーを持つ電子電力変圧器に対する全体的な個別の直流電圧（高電圧および低電圧のDCリンク電圧を含む）バランス戦略を提案する。この戦略は、異なるパワーモジュールを通る絶縁ステージと出力ステージの有効電力を調整し、DC電圧のバランス能力を強化する。この戦略により、異なるパワーモジュール間で不均衡が生じた場合（例えば、部品パラメータの不一致や一部の高電圧または/および低電圧DCリンクが再生可能エネルギー源または/およびDC負荷に接続されている場合など）、高電圧および低電圧DCリンクを良好にバランスさせることができる。提案された戦略は、実験的検証によって解析され支持される。
1.序論
電子電力変圧器（EPT）、または固体変圧器（SST）とも呼ばれる、またはパワーエレクトロニクス変圧器（PET）は、将来の電力網の重要な構成要素として考えられている。多くの高度な機能を持ち、再生可能エネルギー統合、主電力網とAC/DCマイクログリッドの接続、出力電圧制御、高調波抑制、無効電力補償、故障隔離などが含まれる。
高電圧・高出力用途における三段階のEPTについては、カスケードHブリッジEPT、モジュラー多レベルコンバータ（MMC）EPT、クリッピング多レベルEPTなどの有望なトポロジーが研究されている。2012年には、1台の機関車に15kV 1.2MVA単相カスケードHブリッジトラクションEPTが設置され、線形電力変圧器を置き換えることで体積を削減し、効率を向上させた。2015年には、10kV/400V 500kVA三相カスケードHブリッジEPTが配電網に設置され、高品質な電力供給を提供した。
2.分離されたDCリンクトポロジーを持つEPT
図は、分離されたDCリンクトポロジーを持つ三相EPTの主要回路を示している。これは、各相にn個のPMを持つ入力直列出力並列構成である。
3.提案された全体的な個別のDC電圧バランス戦略
再生可能エネルギー源とDC負荷がEPTのDCポート（例えば、図1に示すA_HおよびA_LのDCポート）に接続されると、または部品パラメータの不一致が生じると、異なるPM間で電力の不均衡が生じる。この電力の不均衡がDC電圧バランスコントローラーの調整能力を超えると、DC電圧が不均衡になる。このセクションでは、再生可能エネルギー源とDC負荷のシナリオを例に分析する。
4.提案された全体的な個別のDC電圧バランス戦略の実現
提案された戦略は二つの部分から成り立つ：絶縁ステージでの個別の高電圧DCリンクバランス戦略と、出力ステージでの個別の低電圧DCリンクバランス戦略。
5.結論
本稿では、分離されたDCリンクトポロジーを持つEPTに対する全体的な個別のDC電圧バランス戦略を提案した。三つの全体的な個別のDC電圧バランス戦略のDC電圧バランス能力を解析し、ランク付けを行った。ランク付けの結果、提案された戦略が最も強いDC電圧バランス能力を持つことが示された。この結論は、実験的検証によって支持される。実験結果は、部品パラメータの不一致が深刻であったり、総電力の大部分がDC電力である場合でも、提案された戦略により個別の高電圧および低電圧DCリンクを良好にバランスさせることができることを示している。実際、提案された戦略により、PMを通る電力が最大許容電力以内であれば、個別の高電圧および低電圧DCリンクは、深刻な不均衡条件下でもバランスを取ることができる。
情報源: IEEE Xplore.
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