Rishikimi mbi Topologjinë dhe Zbatimet e Kontrollit të Transformatorëve Elektronikë të Fuqisë së Tensionit të Mesëm-të Lartë III

3.3 Topologjia shumënivelëshe e fiksuar

Tregohet topologjia shumënivelëshe e Pikës Neutrale të Kapur (NPC). Përveç topologjisë NPC të kapur me diodë, topologjitë NPC përfshijnë gjithashtu llojin e kondensatorit fluturues dhe llojin e kapur hibrid, ndër të tjera. Megjithatë, për shkak të vëllimit të madh të kondensatorit, topologjitë NPC ende përdorin kryesisht pajisje komutuese pasive ose aktive për kapur. Duke marrë si shembull topologjinë shumënivelëshe të kapur me diodë, në një topologji trefazore të fazës së ndreqësit, çdo këmbë faze përbëhet nga transistorë komutues të kaskaduar dhe dioda kapëse, të lidhura paralelisht me një bus të vetëm DC me tension të lartë. Literatura propozon një topologji PET me një fazë me një fazë ndreqësi duke përdorur një qark me katër nivele të kapur me diodë. Një bus i vetëm DC me tension të lartë pasohet nga DAB paralele hyrje-seri-dalje, siç tregohet. Kjo topologji mund të zgjerohet në një strukturë trefazore, dhe numri i niveleve të tensionit mund të ndryshohet bazuar në nivelet e tensionit të rezistencës së pajisjes dhe nivelin e tensionit të anës së tensionit të lartë. Ashtu si topologjia MMC, topologjia NPC mund të aplikohet edhe në fazën e izolimit, duke lidhur bus-in DC me tension të lartë me Transformator Izolimi, siç tregohet. Literatura aplikoi një konvertues NPC me tre nivele të lidhur me diodë në anën e tensionit të lartë të një konvertuesi rezonant LLC, duke e verifikuar atë në një prototip 166kW/2kV~400V. Literatura aplikoi një qark NPC me tre nivele të lidhur me diodë në një DAB trefazor, duke arritur karakteristikat ideale të tensionit dhe rrymës DAB.

Kur topologjia NPC përdoret si fazë ndreqëse, ajo nuk kërkon magjistrale DC të izoluara, duke zvogëluar numrin e transformatorëve të fazës së izolimit. Për më tepër, në strukturat trefazore, nuk ka valëzim të tensionit me frekuencë të dyfishtë në magjistrale. Megjithatë, për shkak se topologjia e fiksuar kërkon një numër të madh pajisjesh fiksuese, numri i pajisjeve fiksuese rritet me rritjen e numrit të niveleve, duke e bërë zgjerimin e nivelit të vështirë dhe tepricën të vështirë për t'u arritur. Sa i përket kontrollit, rrymat që rrjedhin në secilin kondensator të magjistrales së konvertuesit NPC janë të ndryshme, duke çuar në çekuilibër të tensionit të kondensatorit. Për topologjitë NPC mbi tre nivele, nuk ka një algoritëm efektiv të balancimit të tensionit. Përveç kësaj, kohët e paqëndrueshme të funksionimit të çelësave brenda dhe jashtë krahëve çojnë në ngrohje të pabarabartë, e cila mund të zgjidhet vetëm duke ndryshuar topologjinë e përgjithshme të qarkut.

Vështirësitë e shumta të shkaktuara nga zgjerimi i nivelit nënkuptojnë që topologjitë NPC mund të aplikohen vetëm në nivele tensioni të mesëm/të lartë përmes lidhjes serike të pajisjeve ose përdorimit të pajisjeve SiC me tension të lartë. Megjithatë, në nivele më të ulëta tensioni, krahasuar me një topologji të vetme me urë H, një NPC me tre nivele ka vetëm gjysmën e rezistencës së tensionit dhe tensionit të tensionit në secilin tranzistor komutues, ndërsa prodhon më shumë nivele tensioni, duke rezultuar në kërkesa më të ulëta për filtrim në dalje. Ka avantazhe të konsiderueshme aplikimi si faza e inverterit në anën e tensionit të ulët të një PET. Për shembull, literatura përdori një NPC me tre nivele të fiksuar me diodë si faza e inverterit të një PET për të drejtuar një motor trefazor, duke kryer verifikim eksperimental dhe duke arritur performancë të mirë të drejtimit të motorit dhe performancë të zhurmës.