Rectifier-Type Hybrid High-Voltage DC Circuit Breaker Solution திரியர்-வகை அரைநிலை உயர் வோலட்டு DC செயற்கை தடுப்பி தீர்வு

I. திட்ட பின்புலம் மற்றும் தேவை பகுப்பாயம்​
ஆற்றல் மாற்றத்தின் ஆழமான முன்னேற்றத்துடன், வோல்ட்டேஜ் அரசியல் கான்வெர்ட்டர் (VSC) அடிப்படையிலான விளைவுள்ள DC பரிமாற்ற தொழில்நுட்பம், பெரிய அளவிலான புனர்செயலாக்கக்கூடிய ஆற்றல் ஒன்றிணைப்பு மற்றும் நீண்ட தூர ஆற்றல் பரிமாற்ற திறனை உயர்த்துவதற்கான முக்கிய தீர்வாக ஆகியுள்ளது, இதன் நிகழ்வில் செயல்போட்ட மற்றும் எதிர் செயல்போட்ட ஆற்றலின் சுதந்திரமான கட்டுப்பாடு மற்றும் இரும்பு உள்ளடக்கத்தின் குறைவு ஆகியவற்றின் நேர்மறைகளுக்கு போலியாக இருக்கின்றது. விளைவுள்ள DC கிரிட்டுகளின் கட்டமைப்பு ஒரு அப்பால் தோற்றமாகும். இந்த சூழலில், உயர் வோல்ட்டேஜ் DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர்கள், விளைவுள்ள பிரச்சனை தேர்வு மற்றும் கிரிட்டு பாதுகாப்பு மற்றும் நிலைமை உறுதிசெய்யும் முக்கிய பாதுகாப்பு சாதனங்களாக முக்கியமானவை. உயர் திறன் கொண்ட DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர்கள் இல்லாவிட்டால், விளைவுள்ள DC கிரிட்டுகளின் செயல்பாட்ட விளைவுள்ளத்து மற்றும் ஆற்றல் வழங்கல் நம்பிக்கை மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்படும்.

தற்போதைய முக்கிய உயர் வோல்ட்டேஜ் DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர்த் தொழில்நுட்பங்களில் முக்கிய கட்டுப்பாடுகள் உள்ளன:

• ​மெக்கானிகல் சர்க்கியூட் பிரேக்கர்கள்: இவை இயங்கும்போது இழப்புகள் மற்றும் உயர் வோல்ட்டேஜ் தாங்குதல் குறைவாக இருந்தாலும், அவற்றின் தடுப்பு நேரம் பத்துகள் மிலிஸெகன்டுகள், விளைவுள்ள DC கிரிட்டுகளில் மிலிஸெகன்டு அளவிலான விரைவான பிரச்சனை தேர்வு தேவைகளை நிறைவு செய்ய முடியாது.
• ​அனைத்து திண்மங்களின் சர்க்கியூட் பிரேக்கர்கள்: இவை அரைக்குழி சாதனங்கள் அடிப்படையிலானவை, அவை மிகவும் விரைவான தடுப்பு வழங்குவதாலும், இயங்கும்போது இழப்புகள் மிகவும் அதிகமாக இருக்கும், இயங்கும் செலவுகள் அதிகமாக இருக்கும், மற்றும் பொருளாதார நிறைவு மிகவும் குறைவாக இருக்கும்.
• ​இரும்பு சர்க்கியூட் பிரேக்கர்கள்: இவை மெக்கானிகல் சிவிட்சுகளின் இழப்புகள் மற்றும் திண்ம சிவிட்சுகளின் விரைவான தடுப்பு இணைக்கும், இவற்றின் டாப்போலஜி முன்னோக்கு மற்றும் பின்னோக்கு இருதிசைகளிலும் IGBTs ஐ தொடர்ச்சியாக இணைக்கும், இதனால் சாதன பயன்பாடு குறைவாக, சிஸ்டம் சிக்கலாக, மற்றும் அதிக செலவு இருக்கும்.

இந்த தொழில்நுட்ப கட்டுப்பாடுகளை தீர்க்க, விரைவான தடுப்பு திறன், இழப்பு இல்லாத இயங்குதல், உயர் பொருளாதார நிறைவு, மற்றும் உயர் நம்பிக்கை இணைக்கும் ஒரு புதிய DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர் தீர்வு தேவைப்படுகிறது.

​II. தீர்வு: ரெக்டிஃபையர்-வகை இரும்பு உயர் வோல்ட்டேஜ் DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர்​
இந்த தீர்வு ஒரு புதிய ரெக்டிஃபையர்-வகை இரும்பு உயர் வோல்ட்டேஜ் DC சர்க்கியூட் பிரேக்கர் டாப்போலஜியை முன்மொழிக்கிறது, இது தற்போதைய தொழில்நுட்பங்களின் கட்டுப்பாடுகளை அடிப்படையில் தீர்க்கிறது.

​​(I) முக்கிய தொழில்நுட்பம்: புதிய சர்க்கியூட் டாப்போலஜி​
இந்த சர்க்கியூட் பிரேக்கரின் டாப்போலஜி, ஒரு குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசத்தை மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசத்தை இணைத்து உருவாக்கப்பட்டுள்ளது.

1. ​குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசம்:
• ​மூலம்: ஒரு வேகமான மெக்கானிகல் சிவிட்சு (S1) மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வால்வ் குழு (Q1) தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
• ​முக்கிய அம்சங்கள்: S1 இன் தொடர்பு மிகவும் குறைவான மிக்கோவோம் (மட்டும் தசான் மைக்ரோஹோம்), Q1 இல் சில குறைந்த எண்ணிக்கையிலான IGBTs இடம்பெற்றுள்ளது, இதன் மூலம் இயங்கும்போது மிகவும் குறைவான இழப்புகள் உள்ளது.
2. ​வேறுபாட்டு வித்தியாசம்:
• ​மூலம்: ஒரு பால் ரெக்டிஃபையர் அமைப்பை பயன்படுத்துகிறது, இது பல தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்ட டயோட்ஸ் (D1-D4) மற்றும் ஒரு ஒருதிசை தடுப்பு வால்வ் குழு (Q2, பல தொடர்ச்சியாக இணைக்கப்பட்ட IGBTs) மற்றும் ஒரு நேரியலற்ற எதிரியான (MOV1, அரைக்குழி) ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது.
• ​முக்கிய தாங்குதல்: பால் ரெக்டிஃபையர் அமைப்பு வித்தியாசமாக வித்தியாசம் செய்யும், இதன் மூலம் ஒருதிசை IGBT தடுப்பு வால்வ் குழு (Q2) இருதிசை DC பிரச்சனை வித்தியாசத்தை தடுக்கும். போதும் தான் திண்ம இரும்பு டாப்போலஜிகளை ஒப்பிட, IGBTs இன் எண்ணிக்கை அரைக்கு குறைவாகும். வணிக முகாமில் உள்ள பிரெஸ்-பாக் IGBTs இன் செலவு ஒரே தரம் உள்ள டயோட்ஸுகளின் செலவை விட 10 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும், IGBTs இன் எண்ணிக்கை குறைவாகும், இதனால் இணை மோட்சர் பலகுகளின் எண்ணிக்கையும் குறைவாகும், இந்த டாப்போலஜி மிகவும் செலவு குறைவாக மற்றும் மொத்த நம்பிக்கை உயர்த்தும்.

​​(II) செலவு இல்லாத தடுப்பு வேலை தத்துவம்​
Port 1 முதல் Port 2 வரை வித்தியாசம் செல்லும் எடுத்துக்காட்டின்படி, தடுப்பு முறை நான்கு போக்குகளை உள்ளடக்கியுள்ளது:

1. ​போக்கு 1 (t0–t1, பிரச்சனை ஏற்படுத்தல்)​: வரிசையில் ஒரு குறைந்த வித்தியாசம் ஏற்படுகிறது, இதனால் வித்தியாசம் விரைவாக உயரும். இந்த நேரத்தில், S1 மற்றும் Q1 இயங்கும், Q2 இல்லை, மற்றும் பிரச்சனை வித்தியாசம் முழுவதும் குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசத்தின் வழியாக செல்லும்.
2. ​போக்கு 2 (t1–t2, வித்தியாசம் மாற்றம்)​: கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு ஒரு திறந்த விருப்பத்தை வெளியிடுகிறது, Q2 ஐ இயங்குதல் மற்றும் Q1 ஐ இல்லாமல் வெளியிடுகிறது. Q2 இல் இயங்குதல் பால் கையில் ஒரு வித்தியாசம் உருவாக்குகிறது, இதனால் வித்தியாசம் குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசத்திலிருந்து வேறுபாட்டு வித்தியாசத்திற்கு (திசை: D1 → Q2 → D4) மாறுகிறது.
3. ​போக்கு 3 (t2–t3, மெக்கானிகல் சிவிட்சு தடுப்பு)​: குறிப்பிட்ட வேறுபாட்டு வித்தியாசத்தின் வித்தியாசம் முழுவதும் மாறிய பிறகு, வேகமான மெக்கானிகல் சிவிட்சு S1 இல்லாமல் இருக்கும் வித்தியாசம் மற்றும் வோல்ட்டேஜ் நிலையில் தடுப்பு செய்யும், இதனால் இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது இருக்கும் போது......