Individuell DC-spenningsbalansekontroll for kaskadet H-bryggeelektronisk strømtransformer med separat DC-link topologi

     I denne artikkelen foreslås en helhetlig individuell DC-spenningsbalanseringsstrategi (inkludert høy- og lavspenning DC-link spenninger) for elektroniske strømtransformatorer med adskilt DC-link topologi. Strategien justerer aktiv effekt som strømmer gjennom isolasjons- og utdatastadiene i ulike effektmoduler for å forbedre DC-spenningsbalanseringskapasiteten. Gjennom strategien kan høy- og lavspenning DC-links balanseres godt når ubalans forekommer mellom ulike effektmoduler (f.eks., komponentparameter mislighold eller noen av høy- eller/og lavspenning DC-links er koblet til fornybar energikilde eller/og DC-laster). Den foreslåtte strategien er analysert og støttet av eksperimentell validering.

1.Introduksjon.

    Elektronisk strømtransformator (EPT), også kjent som fasttilstandstransformator (SST), eller strømelektronisk transformator (PET), har blitt betraktet som et nøkkelledd for fremtidens strømnett. Den har mange avanserte funksjoner, som integrering av fornybar energi, kopling av hovedstrømnett og AC/DC mikronett, regulering av utdata spenning, harmonisuppressjon, reaktiv effektkompensasjon og feilisolering.

For tretrinns EPT i høyspenning høyeffekt applikasjoner, finnes det flere lovende topologier som har blitt forsket på, som kaskadede H-bro EPT, modulære flernivåkonverter (MMC) EPT og klampede flernivå EPT. I 2012 ble en 15-kV 1.2-MVA enefase kaskadede H-bro trakse EPT installert på en lokomotiv for å redusere volum og forbedre effektivitet ved å erstatte den 16.67 Hz lineære strømtransformator. I 2015 ble en 10-kV/400-V 500-kVA trefase kaskadede H-bro EPT installert i et distribusjonsstrømnett for å gi høykvalitets strømforsyning.

2.EPT med adskilt DC-link topologi.

    Fig viser hovedkretsen til trefase EPT med adskilt DC-link topologi presentert. Det er en tretrinns inn-data-serie-utdata-parallell konfigurasjon med      n     PMs per fase. De tre trinnene er inngangstrinnet, isolasjonstrinnet og utgangstrinnet. I Fig, er det to AC-porter og seks DC-porter. For PM 1 i hver fase, er det en høyspenning DC-port og en lavspenning DC-port for å koble fornybar energikilde og DC-laster med ulike spenningsnivåer.

3.Den foreslåtte helhetlige individuelle DC-spenningsbalanseringsstrategien.

    Når fornybar energikilder og DC-laster er koblet til DC-portene på EPT (f.eks., DC-porter A_H og A_L, vist i Fig. 1) eller komponentparameter mislighold oppstår, vil det være effektubalans mellom ulike PM-er. Hvis effektubalansen overstiger justeringskapasiteten til DC-spenningsbalanseringskontrolleren, vil DC-spenninger være ubalansert. I denne seksjonen vil fornybar energikilde og DC-last scenario bli analysert som et eksempel. 

4.Realisering av den foreslåtte helhetlige individuelle DC-spenningsbalanseringsstrategien.

    Den foreslåtte strategien inneholder to deler: en individuell høyspenning DC-link balanseringsstrategi i isolasjonstrinnet og en individuell lavspenning DC-link balanseringsstrategi i utgangstrinnet.

5.Konklusjon.

     I denne artikkelen er en helhetlig individuell DC-spenningsbalanseringsstrategi foreslått for EPT med adskilt DC-link topologi. DC-spenningsbalanseringskapasiteten til de tre helhetlige individuelle DC-spenningsbalanseringsstrategiene er analysert og rangert. Rangeringsresultatene indikerer at den foreslåtte strategien har den sterkeste DC-spenningsbalanseringskapasiteten. Dette resultatet er støttet av eksperimentell verifisering. Eksperimentelle resultater har vist at individuelle høy- og lavspenning DC-links kan balanseres godt med den foreslåtte strategien når det er alvorlige komponentparameter mislighold eller det er en stor andel DC-effekt i den totale effekten. Faktisk kan individuelle høy- og lavspenning DC-links balanseres under alvorlige ubalanserte forhold så lenge effektene som strømmer gjennom PM-ene er innenfor den maksimalt tillatte effekten.

Kilde: IEEE Xplore.

Deklarasjon: Respekt for originaliteten, godt artikler verdt deling, hvis det er krænkelse vennligst kontakt slett.