การควบคุมความสมดุลของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบรายบุคคลสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์แบบ H-Bridge ซ้อนกันด้วยท็อปโอล로ยี DC-Link แยกจากกัน

     ในบทความนี้ ได้เสนอวิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยรวม (รวมถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและต่ำ) สำหรับอุปกรณ์แปลงไฟฟ้าพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ที่มีโครงสร้าง DC-link แยกกัน วิธีการนี้ปรับกำลังไฟฟ้าที่ผ่านขั้นตอนการแยกและขั้นตอนการออกเพื่อเพิ่มความสามารถในการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ผ่านวิธีการนี้ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและต่ำสามารถปรับสมดุลได้ดีเมื่อมีความไม่สมดุลเกิดขึ้นระหว่างโมดูลกำลังไฟฟ้าต่างๆ (เช่น ค่าพารามิเตอร์ของชิ้นส่วนไม่ตรงกัน หรือบางแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงหรือ/และต่ำเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทดแทนหรือ/และโหลดกระแสตรง) วิธีการที่เสนอได้รับการวิเคราะห์และสนับสนุนด้วยการตรวจสอบทดลอง

1.บทนำ

    อุปกรณ์แปลงไฟฟ้าพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ (EPT) หรือเรียกว่า Solid-state Transformer (SST) หรือ Power Electronic Transformer (PET) ได้ถูกพิจารณาว่าเป็นส่วนสำคัญสำหรับระบบไฟฟ้าในอนาคต มีคุณสมบัติที่ทันสมัยหลายอย่าง เช่น การรวมพลังงานทดแทน การเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าหลักและไมโครกริด AC/DC การควบคุมแรงดันไฟฟ้าขาออก การลดฮาร์มอนิก การชดเชยพลังงานปฏิกิริยา และการแยกความผิดพลาด

สำหรับ EPT สามขั้นตอนในแอปพลิเคชันแรงดันสูงกำลังสูง มีโครงสร้างที่น่าสนใจหลายแบบที่ได้รับการวิจัย เช่น Cascaded H-bridge EPT Modular Multilevel Converter (MMC) EPT และ Clamping Multilevel EPT ในปี 2012 ได้ติดตั้ง EPT แบบ Cascaded H-bridge แรงดัน 15 กิโลโวลต์ กำลัง 1.2 เมกะวัตต์ เฟสเดียวบนรถไฟเพื่อลดขนาดและเพิ่มประสิทธิภาพโดยแทนที่ Linear Power Transformer ความถี่ 16.67 Hz ในปี 2015 ได้ติดตั้ง EPT แบบ Cascaded H-bridge แรงดัน 10 กิโลโวลต์/400 โวลต์ กำลัง 500 กิโลวัตต์ เฟสสามในระบบจำหน่ายไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานที่มีคุณภาพสูง

2.EPT ที่มีโครงสร้าง DC-Link แยกกัน

    รูป แสดงวงจรหลักของ EPT สามเฟสที่มีโครงสร้าง DC-Link แยกกัน ตามที่นำเสนอ เป็นโครงสร้าง Input-Series-Output-Parallel สามขั้นตอน พร้อม PMs ต่อเฟส จำนวน     n     PMs ต่อเฟส สามขั้นตอนประกอบด้วย ขั้นตอนการเข้า ขั้นตอนการแยก และขั้นตอนการออก ในรูป มีพอร์ต AC สองพอร์ตและพอร์ต DC หกพอร์ต สำหรับ PM 1 ในแต่ละเฟส มีพอร์ต DC แรงดันสูงและพอร์ต DC แรงดันต่ำเพื่อเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทดแทนและโหลด DC ที่มีระดับแรงดันต่างๆ

3.วิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยรวมที่เสนอ

เมื่อแหล่งพลังงานทดแทนและโหลด DC ถูกเชื่อมต่อกับพอร์ต DC ของ EPT (เช่น พอร์ต DC A_H และ A_L แสดงใน รูปที่ 1) หรือค่าพารามิเตอร์ของชิ้นส่วนไม่ตรงกัน จะมีความไม่สมดุลของกำลังไฟฟ้าระหว่าง PMs ต่างๆ หากความไม่สมดุลของกำลังไฟฟ้าเกินความสามารถในการปรับสมดุลของคอนโทรลเลอร์แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจะไม่สมดุล ในส่วนนี้ สถานการณ์ของแหล่งพลังงานทดแทนและโหลด DC จะถูกวิเคราะห์เป็นตัวอย่าง

4.การนำไปใช้งานของวิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยรวมที่เสนอ

    วิธีการที่เสนอประกอบด้วยสองส่วน: วิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงโดยรายบุคคลในขั้นตอนการแยก และวิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต่ำโดยรายบุคคลในขั้นตอนการออก

5.สรุป

     ในบทความนี้ ได้เสนอวิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยรวมสำหรับ EPT ที่มีโครงสร้าง DC-Link แยกกัน ความสามารถในการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของวิธีการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยรวมทั้งสามวิธีได้รับการวิเคราะห์และจัดลำดับ ผลการจัดลำดับแสดงว่าวิธีการที่เสนอมีความสามารถในการปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แข็งแกร่งที่สุด ข้อสรุปนี้ได้รับการสนับสนุนด้วยการตรวจสอบทดลอง ผลการทดลองแสดงว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและต่ำสามารถปรับสมดุลได้ดีด้วยวิธีการที่เสนอเมื่อมีความไม่สมดุลของค่าพารามิเตอร์ของชิ้นส่วนที่รุนแรงหรือมีสัดส่วนของกำลังไฟฟ้ากระแสตรงที่สูงในกำลังไฟฟ้าทั้งหมด ที่จริงแล้ว ด้วยวิธีการที่เสนอ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงและต่ำสามารถปรับสมดุลได้ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่สมดุลรุนแรงตราบเท่าที่กำลังไฟฟ้าที่ผ่าน PM อยู่ภายในกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต

แหล่งที่มา: IEEE Xplore.

คำแถลง: ให้ความเคารพต่องานเขียนที่ดี ควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ