ریکٹیفائر ٹائپ ہائبرڈ ہائی وولٹ جی سی سرکٹ بریکر حل

I. منصوبہ کا پس منظر اور درکار تجزیہ​
توان کے متبادل کی مزیدگر گامزدگی کے ساتھ، وولٹیج سروس کنورٹر (VSC) مبنی موٹابل ڈائریکٹ کرنٹ نقل و حمل کی تکنالوجی کبھی کبھی بڑے پیمانے پر نو توان کی تکمیل اور لمبی دور کی توان کی نقل و حمل کی صلاحیتوں کو بہتر بنانے کے لئے ایک کلیدی حل بن گئی ہے، کیونکہ اس کی فعال اور غیر فعال طاقت کے مستقل کنٹرول اور کم ہارمونک کی مقدار کی وجہ سے۔ موٹابل ڈی سی گرڈ کی تعمیر ایک اجتناب نہیں ہے۔ اس ماحول میں، عالی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ سرکٹ بریکرز، جلدی خرابی کی جدایگی اور گرڈ کی سلامتی اور استحکام کی ضمانت کے لئے مرکزی حفاظتی دستیابیوں کے طور پر بہت اہم ہیں۔ بغیر عالی شرحی ڈی سی سرکٹ بریکرز کے، موٹابل ڈی سی گرڈ کی آپریشنل موٹابلٹی اور توان کی فراہمی کی قابلیت کو شدید طور پر محدود کردیا جائے گا۔

موجودہ میں عام عالی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ سرکٹ بریکر کی تکنالوجیوں میں مظبوط حدود ہیں:

• ​مکینکل سرکٹ بریکرز: حالانکہ ان کی پر اثر ریزی کم ہوتی ہے اور زیادہ تحمل کی قابلیت ہوتی ہے، ان کی رکاوٹ کا وقت دہائیوں ملی سیکنڈ کا ہوتا ہے، موٹابل ڈی سی گرڈ میں ملی سیکنڈ کی سطح پر جلدی خرابی کی جدایگی کی مشدد ضرورت کو پورا نہیں کرتا۔
• ​پوری سولڈ سٹیٹ سرکٹ بریکرز: سمیکنڈک ڈیوائسز پر مبنی، یہ بہت تیز رکاوٹ فراہم کرتے ہیں لیکن ان کی پر اثر ریزی بہت زیادہ ہوتی ہے، کام کرنے کی لاگت زیادہ ہوتی ہے اور معاشی کارکردگی کمزور ہوتی ہے۔
• ​روایتی ہائبرڈ سرکٹ بریکرز: مکینکل سوچ کی کم ریزی اور سولڈ سٹیٹ سوچ کی تیز رکاوٹ کو مل کر، ان کی ٹاپولوجی دونوں سمتیں میں سیریز کنکشن میں IGBTs کی ضرورت ہوتی ہے، جس سے ڈیوائس کی استعمال کی مقدار کم ہو جاتی ہے، نظام کی پیچیدگی اور زیادہ لاگت ہوتی ہے۔

ان ٹیکنالوجیکل بوٹ نیکس کو حل کرنے کے لئے، تیز رکاوٹ کی صلاحیت، کم کام کرنے کی ریزی، زیادہ معاشی کارکردگی اور عالی قابلیت کے ساتھ نیا ڈی سی سرکٹ بریکر کا حل کی ضرورت ہے۔

​II. حل: ریکٹیفائر ٹائپ ہائبرڈ عالی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ سرکٹ بریکر​
یہ حل ایک نئی ریکٹیفائر ٹائپ ہائبرڈ عالی وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ سرکٹ بریکر ٹاپولوجی کا مطالبہ کرتا ہے، موجودہ تکنالوجیوں کی محدودیتوں کو بنیادی طور پر حل کرتا ہے۔

​​(I) کرنل ٹیکنالوجی: نئی سرکٹ ٹاپولوجی​
اس سرکٹ بریکر کی ٹاپولوجی میں کرنٹ کیریئنگ شاخ اور کرنٹ براکنگ شاخ متوازی طور پر منسلک ہوتی ہیں۔

1. ​کرنٹ کیریئنگ شاخ:
• ​مرکبات: ایک تیز رفتار مکینکل سوچ (S1) اور ایک کرنٹ کیریئنگ ولیو گروپ (Q1) سیریز میں منسلک ہوتے ہیں۔
• ​خصوصیات: S1 کی مخاطبہ ریزسٹنس (صرف دہائیوں مائیکرو-اوہمز) بہت کم ہوتی ہے، اور Q1 کم کنڈکشن وولٹیج ڈراپ والے کچھ IGBTs سے مل کر بنایا جاتا ہے۔ عام کام کرتے وقت، مقررہ کرنٹ اس شاخ سے گذرتا ہے، جس سے پر اثر ریزی بہت کم رہتی ہے۔
2. ​کرنٹ براکنگ شاخ:
• ​مرکبات: ایک برج ریکٹیفائر ڈھانچہ استعمال کرتا ہے، جو کئی سیریز کنکشن میں منسلک ڈائودس (D1-D4) سے بننے والا برج کمیوٹیشن ولیو گروپ، ایک ایک سمت کی رکاوٹ ولیو گروپ (Q2، کئی سیریز کنکشن میں منسلک IGBTs سے بننے والا)، اور ایک غیر لائنیر ریزسٹر (MOV1, اریسٹر) سے مل کر بنایا جاتا ہے۔
• ​کرنل فائدہ: برج ریکٹیفائر ڈھانچہ کرنٹ کمیوٹیشن کو ذہین طور پر حاصل کرتا ہے، ایک سمت کی IGBT رکاوٹ ولیو گروپ (Q2) کو دونوں سمت کی ڈی سی خرابی کرنٹ کو رکاوٹ کرنے کی صلاحیت دیتا ہے۔ روایتی ہائبرڈ ٹاپولوجیوں کے مقابلے میں، IGBTs کی تعداد تقریباً نصف کم ہوتی ہے۔ جبکہ کامرسیل پریس-پیک IGBTs کی قیمت ایک ہی درجے کے ڈائودس کی قیمت کے 10 گنا زیادہ ہوتی ہے، اور IGBTs کی کمی کے ساتھ ساتھ اس کے ساتھ آنے والے ڈرائیور بورڈز کی تعداد بھی کم ہوتی ہے، یہ ٹاپولوجی معتبر لاگت کم کرتی ہے اور کل کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

​​(II) کارآمد رکاوٹ کا کام کرنے کا اصول​
پورٹ 1 سے پورٹ 2 کی جانب کرنٹ کے گذر کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، رکاوٹ کا عمل چار مرحلوں میں مشتمل ہوتا ہے:

1. ​مرحلہ 1 (t0–t1, خرابی کا وقوع)​: لائن پر ایک شارٹ سرکٹ کی خرابی ہوتی ہے، جس سے کرنٹ بہت تیزی سے بڑھ جاتا ہے۔ اس وقت S1 اور Q1 کنڈکٹنگ ہوتے ہیں، Q2 بند ہوتا ہے، اور خرابی کا کرنٹ بالکل کرنٹ کیریئنگ شاخ سے گذرتا ہے۔
2. ​مرحلہ 2 (t1–t2, کرنٹ کا منتقل ہونا)​: کنٹرول سسٹم کھولنے کا حکم دیتا ہے، Q2 کو کھول کر Q1 کو بند کر دیتا ہے۔ Q2 کی کنڈکشن برج آرم پر کمیوٹیشن وولٹیج پیدا کرتی ہے، کرنٹ کو کرنٹ کیریئنگ شاخ سے کرنٹ براکنگ شاخ (رستہ: D1 → Q2 → D4) میں منتقل کرتی ہے۔
3. ​مرحلہ 3 (t2–t3, مکینکل سوچ کی رکاوٹ)​: کرنٹ کیریئنگ شاخ کا کرنٹ بالکل منتقل ہونے کے بعد، تیز رفتار مکینکل سوچ S1 صفر کرنٹ اور صفر وولٹیج کی حالت میں بغیر آرکنگ کے رکاوٹ کرتا ہے، عازمی قوت قائم کرتا ہے۔
4. ​مرحلہ 4 (t3–t4, خرابی کا کرنٹ کلیر کرنا)​: S1 کو بالکل رکاوٹ کرنے کے بعد، Q2 کو بند کر دیا جاتا ہے۔ Q2 کی بندگی سرکٹ بریکر پر ایک عارضی اوور وولٹیج پیدا کرتی ہے، MOV1 کو کنڈکٹ کرنے کا باعث بنتی ہے اور خرابی کا کرنٹ MOV1 میں منتقل کر کے کم کر دیتا ہے تاکہ توان ختم ہو جائے، کرنٹ صفر ہو جائے اور خرابی کی جدایگی مکمل ہو جائے۔

پشت کرنٹ کی رکاوٹ کا اصول ایک ہی ہوتا ہے، ڈائود برج (D2, D3) کی رہنمائی سے Q2 سے گزر کرتا ہے۔

​​(III) ذہین کنٹرول کا خطہ​

1. ​پر رکاوٹ کنٹرول کا خطہ:
• ​مقصد: تیز رفتار مکینکل سوچ کھولنے کے وقت (تقریباً 2 ملی سیکنڈ) کی زیادہ مقدار کی بوٹ نیکس کو توڑنے کے لئے، کل رکاوٹ کا وقت کم کرنے کے لئے اور پک کرنٹ کو کم کرنے کے لئے۔
• ​منطق‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌......