Ректификатордық түрдегі гибрид жоғары напрямды өзара басқару шешімі

I. Проекттың фону және талаптарды анализ​
Энергетикалық көшірмеленудің дамуына қолайлы шарттарда, нап-қағазды (VSC) негізделген жұлдызды DC арналар технологиясының масштабты сүйекті энергия интеграциясын және аралық электр энергиялық қою қабілеттерін жақсарту үшін маңызды шешім болып табылады, өйткені ол активті және реактивті мощносты бөлек басқара алатын және төмен гармоникалық мазмұнға ие. Жұлдызды DC тармактардың құрылғаны - қатынасыз тренд. Бұл контекстте, жоғары нап DC цеп-қозғалтқыштары, тез қателерді ажырату және тармактың қауіпсіздігі мен стабилдету үшін негізгі қорғау құралдары ретінде маңызды. Жоғары деңгейдегі DC цеп-қозғалтқыштар жоғанда, жұлдызды DC тармактарының қызмет ету жиілігі мен энергия қамтамасыз ету қабілеті зиянды шектеледі.

Азықтың жоғары нап DC цеп-қозғалтқыш технологияларының қатынасыз шектеулері:

• ​Механикалық Цеп-Қозғалтқыштар: Олар төмен өндірістерге және жоғары терпімділікке ие, бірақ олардың қозғалу уақыты ондаған миллисекунд, бұл жұлдызды DC тармактарда миллисекунд деңгейіндегі тез қателерді ажырату талаптарына сай емес.
• ​Толық Солид-Стейт Цеп-Қозғалтқыштар: Полупроводник құралдарына негізделген, олар өте тез қозғалады, бірақ олардың өндірістері өте жогары, қызмет ету құны жогары және экономикалық әсері төмен.
• ​Ескі Гибрид Цеп-Қозғалтқыштар: Механикалық коммутаторлардың төмен өндірістері мен солид-стейт коммутаторлардың тез қозғалуын біріктіреді, бірақ олардың топологиясы алдыңғы және артқы бағытта сериялық IGBT-лерді қажет етеді, бұл құралдардың пайдалануын, системаның құралын және қызмет ету құнын арттырады.

Бұл техникалық құбылыстарды шешу үшін, тез қозғалу қабілеті, төмен өндірістер, жоғары экономикалық әсер және жоғары қауіпсіздік бар жаңа DC цеп-қозғалтқыш шешімі қажет.

​II. Шешім: Ректификатордық Түрдегі Гибрид Жоғары Нап DC Цеп-Қозғалтқыш​
Бұл шешім ректификатордық түрдегі гибрид жоғары нап DC цеп-қозғалтқыш топологиясын ұсынады, ол қазіргі технологиялардың шектеулерін қатаң шешеді.

​​(I) Негізгі Технология: Жаңартылған Цеп Топологиясы​
Цеп-қозғалтқыш топологиясы параллельді байланысты өту тармағы мен қозғалу тармағынан тұрады.

1. ​Өту Тармағы:
• ​Құрамы: Жоғары жылдамдықты механикалық коммутатор (S1) және өту вентиль группа (Q1) сериялық байланысты.
• ​Оңтайлылықтары: S1-де өте төмен контакттық қарғы (ғана ондаған микроОм), Q1-де өте аз IGBT-лер мен төмен өту напы. Нормалды іске асу кезінде, рейтингдік ағым бұл тармақ арқылы өтеді, төмен өндірістерді қамтамасыз етеді.
2. ​Қозғалу Тармағы:
• ​Құрамы: Көптеген сериялық диоддардан тұратын D1-D4 мосттық коммутация вентиль группа, көптеген сериялық IGBT-лерден тұратын бір бағыттағы қозғалу вентиль группа (Q2) және нелинейді құрал (MOV1, арестер).
• ​Негізгі Аңыз: Мосттық ректификатордың құрылымы өту ағымын тереңірек қамтамасыз етеді, бір бағыттағы IGBT қозғалу вентиль группа (Q2) екі бағыттағы DC қате ағымдарын қозға алады. Ескі гибрид топологияларға салыстырғанда, IGBT-лердің саны жартылайы азайады. Коммерциялық пресс-пак IGBT-лер ұқсас рейтингді диоддарға қарағанда өте қымбат, IGBT-лердің азайуы сондай-ақ қосымша драйвер платтарының санын азайтады, бұл топологияда өте қымбаттықты азайту және жалпы қауіпсіздікті жақсарту жасалады.

​​(II) Еффективті Қозғалу Принципі​
Порт 1-ден Порт 2-ге ағым өтуін мысал ретінде қарастырылса, қозғалу процесі төрт бөлімнен тұрады:

1. ​Бөлім 1 (t0–t1, Қате Оқиғасы)​: Линияда қысқа шот қате оқиғасы пайда болады, ағым тез өседі. Бұл уақытта, S1 және Q1 өтеді, Q2 қозғалмайды, қате ағымы толығымен өту тармағы арқылы өтеді.
2. ​Бөлім 2 (t1–t2, Ағым Тереңірек Өтуі)​: Басқару система ачылу командалық береді, Q2-ді өткізеді, Q1-ді қозғалмайды. Q2-дің өтуі мосттық басқару ағымына тереңірек қамтамасыз ету напы қалыптасады, ағымды өту тармағынан қозғалу тармағына (жол: D1 → Q2 → D4) тереңірек өтуін қамтамасыз етеді.
3. ​Бөлім 3 (t2–t3, Механикалық Коммутатордың Қозғалуы)​: Өту тармағындағы ағым толығымен қозғалу тармағына тереңірек өткеннен кейін, S1 нөл ағым және нап шартында арқылы қозғалмайды, изоляция қызметін қамтамасыз етеді.
4. ​Бөлім 4 (t3–t4, Қате Ағымдың Ажыратылуы)​: S1 толығымен қозғалғаннан кейін, Q2 қозғалмайды. Q2-дің қозғалуы цеп-қозғалтқышта кезікті тез өсу напы пайда болады, MOV1-ді өткізеді және қате ағымын MOV1-ге өткізеді, энергия қалғанша ағым нөлге қала және қате ажыратылады.

Кері ағымды қозғау принципі де сол, диод мост (D2, D3) арқылы Q2-ге өтеді.

​​(III) Интеллектуалды Басқару Стратегиясы​

1. ​Қозғалудан Бұрынғы Басқару Стратегиясы:
• ​Мақсаты: Жоғары жылдамдықты механикалық коммутатордың ачылу уақытының (болжамда 2 мс) өте жоғары ұлғайынан алу, жалпы қозғалу уақытын қысқарту және қате ағымының максималды деңгейін басу.
• ​Логика: Автобус напы, линия напы және линия ағымын (жалпы 6 критерий, кесте 1-де көрсетілген) үнемі басқару арқылы, егер қандай да бір аномалды критерий анықталса, қозғалудан бұрын басқару операциясы басталады (ағымды қозғалу тармағына тереңірек өту және S1-ді қозғау). Егер формальды ачылу командалық келсе, қозғалу аяқталады; егер бұл қате ақпарат болса, ағымды өту тармағына қайтадан тереңірек өтуі арқылы нормалды іске асу қайта қамтамасыз етіледі.
• ​Еффекті: Симуляциялар қате ағымын 25 кА-дан 17 кА-ға басуға, жалпы қозғалу уақытын 3 мс-тан төменде қалыптастыруға мүмкіндік береді.

​Кесте 1: Қозғалудан Бұрынғы Басқару Критерийлері​

1. ​Жәнеңді Ачу Басқару Стратегиясы:
• ​Мақсаты: Ачу кезінде пайда болуы мүмкін қысқа уақытты өсу напы және системадағы осцилляцияларды шешу, қосымша құралдарға және коммутаторларға қажет емес, қызмет ету құнын және орнын қысқарту.
• ​Логика: Қозғалу тармағы көптеген орта наптың біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген біріктірілген бірі......