Дунд болон өндөр хүчдэлийн цахилгаан трансформатор III-ын топологи ба хяналтын хэрэглээний тойм

3.3 Хавчаартай олон түвшний топологи

Төвийг сахисан цэгийн хавчаартай (NPC) олон түвшний топологийг харуулав. Диодоор хавчаартай NPC топологиос гадна NPC топологи нь нисдэг конденсаторын төрөл болон эрлийз хавчаартай төрөл зэрэг орно. Гэсэн хэдий ч конденсаторын эзэлхүүн их байгаагаас шалтгаалан NPC топологи нь хавчаарлахад ихэвчлэн идэвхгүй эсвэл идэвхтэй шилжүүлэгч төхөөрөмжийг ашигладаг хэвээр байна. Диодоор хавчаартай олон түвшний топологийг жишээ болгон авч үзвэл, гурван фазын шулуутгагч шатны топологид фазын хөл бүр нь нэг өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн автобустай зэрэгцээ холбогдсон каскад шилжүүлэгч транзистор болон хавчаар диодуудаас бүрдэнэ. Уран зохиолд дөрвөн түвшний диодоор хавчаартай хэлхээг ашиглан шулуутгагч шаттай нэг фазын PET топологийг санал болгосон. Нэг өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн автобусны дараа оролт-цуврал-гаралт-параллель DAB-ууд байрладаг бөгөөд үүнийг харуулав. Энэ топологийг гурван фазын бүтэц болгон өргөжүүлж болох бөгөөд төхөөрөмжийн тэсвэрлэх хүчдэлийн түвшин болон өндөр хүчдэлийн хажуугийн хүчдэлийн түвшингээс хамааран хүчдэлийн түвшний тоог өөрчилж болно. MMC топологийн нэгэн адил NPC топологийг тусгаарлах үе шатанд ашиглаж, өндөр хүчдэлийн тогтмол гүйдлийн автобусыг холбож болно. Тусгаарлагч трансформатор, үзүүлсэн шиг. Уран зохиолд гурван түвшний диод хавчаартай NPC хөрвүүлэгчийг LLC резонансын хөрвүүлэгчийн өндөр хүчдэлийн талд хэрэглэж, 166кВт/2кВ~400В туршилтын загвар дээр баталгаажуулсан. Уран зохиолд гурван түвшний диод хавчаартай NPC хэлхээг гурван фазын DAB-д хэрэглэж, хамгийн тохиромжтой DAB хүчдэл ба гүйдлийн шинж чанарыг бий болгосон.

NPC топологийг Шулуутгагч үе шат болгон ашиглахад тусгаарлагдсан DC автобус шаардлагагүй тул тусгаарлах үе шатны трансформаторын тоог бууруулдаг. Цаашилбал, гурван фазын бүтцэд автобусанд давхар шугамын давтамжийн хүчдэлийн долгион байхгүй. Гэсэн хэдий ч хавчаартай топологи нь олон тооны хавчаар төхөөрөмж шаарддаг тул түвшний тоо нэмэгдэхийн хэрээр хавчаар төхөөрөмжийн тоо нэмэгдэж, түвшний тэлэлтийг хэцүү болгож, нөөцлөлтийг хийхэд хэцүү болгодог. Хяналтын хувьд NPC хөрвүүлэгчийн автобусны конденсатор бүрт урсаж буй гүйдэл өөр өөр байдаг тул конденсаторын хүчдэлийн тэнцвэргүй байдалд хүргэдэг. Гурван түвшингээс дээш NPC топологийн хувьд үр дүнтэй хүчдэлийн тэнцвэржүүлэх алгоритм байдаггүй. Нэмж дурдахад, гарны дотор болон гадна талын унтраалгын ажиллах хугацаа жигд бус байх нь жигд бус халаалтад хүргэдэг бөгөөд үүнийг зөвхөн хэлхээний нийт топологийг өөрчлөх замаар л шийдэж болно.

Түвшний өргөтгөлөөс үүдэлтэй олон тооны бэрхшээлүүд нь NPC топологийг зөвхөн төхөөрөмжийн цуваа холболт эсвэл өндөр хүчдэлийн SiC төхөөрөмж ашиглан дунд/өндөр хүчдэлийн түвшинд хэрэглэж болно гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч нэг H-гүүрний топологитой харьцуулахад бага хүчдэлийн түвшинд гурван түвшний NPC нь шилжүүлэгч транзистор бүр дээр хүчдэлийн тэсвэрлэлт болон хүчдэлийн стрессийн зөвхөн тал хувийг эзэлдэг бол илүү их хүчдэлийн түвшинг гаргадаг тул гаралтын шүүлтүүрийн шаардлага бага байдаг. Энэ нь PET-ийн бага хүчдэлийн тал дээр инвертер шат болгон ашиглахад ихээхэн давуу талтай. Жишээлбэл, уран зохиолд гурван фазын моторыг ажиллуулахын тулд гурван түвшний диодоор хавчуулсан NPC-ийг PET-ийн инвертер шат болгон ашигласан бөгөөд туршилтын баталгаажуулалт хийж, моторын хөтчийн гүйцэтгэл болон дуу чимээний гүйцэтгэлийг сайн хангасан.