Orta-Yüksək Gərginlikli Güc Elektron Transformatorlarının Topologiyası və İdarəetmə Tətbiqlərinə Baxış II

2 PET Ümumi Quruluş Seçimi

PET topologiyaları çox müxtəlifdir. Enerji çevrilmə mərhələlərinin sayına əsasən, onlar tək mərhələli, iki mərhələli və üç mərhələli tiplərə təsnif edilə bilər [7]. Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, iki mərhələli strukturlara yüksək gərginlikli və aşağı gərginlikli DC şinləri olan strukturlar daxildir.

Tək mərhələli PET-lərdə (Şəkil 1(a)), orta/yüksək tezlikli İzolyasiya Transformatoru Hər iki tərəfdən AC/AC çeviricilərini birləşdirir. Birincil tərəfli AC/AC çeviricisi giriş xətti tezlikli AC gərginliyini yüksək tezlikli AC gərginliyinə çevirir və bu gərginlik transformator vasitəsilə birləşdirilir və sonra ikincil tərəfli AC/AC çeviricisi tərəfindən yenidən xətt tezlikli AC gərginliyinə çevrilir. Tək mərhələli PET-lər daha az çevrilmə mərhələsinə və daha az komponentə, yüksək səmərəliliyə və yüksək güc sıxlığına malikdir. Lakin, DC şinlərinin olmaması onları hibrid AC/DC şəbəkələri üçün yararsız edir və güc ayırma nəzarəti mürəkkəbdir.

İki mərhələli PET-lər ya yüksək, ya da aşağı gərginlikli tərəfdə DC şininə malikdir. İzolyasiya transformatorunun bir tərəfindəki topologiya tək mərhələli PET-ə bənzəyir, digər tərəf isə AC/DC və ya DC/AC dövrələri vasitəsilə DC şininə qoşulur (Şəkil 1(c) və Şəkil 1(d)). Yüksək və ya aşağı gərginlikli DC əlaqələri ilə iki mərhələli PET-lər yüksək gərginlikli tərəfdə orta/yüksək gərginlikli DC şəbəkələrinə və ya aşağı gərginlikli tərəfdə PV/saxlama sistemlərinə qoşula bilər. Bununla belə, izolyasiya transformatorunun hər iki tərəfindəki çeviricilər tərəfindən ötürülən aktiv güc transformator sızma induktivlik parametrlərinə yüksək həssasdır. Bundan əlavə, DC şini kondensatoru əhəmiyyətli iki xəttli tezlikli gərginlik dalğalanmalarına məruz qalır və çevirici cərəyan dalğalanmaları böyükdür [7], bu da idarəetməni çətinləşdirir.

Üç mərhələli PET-lərdə (Şəkil 1(b)) həm yüksək, həm də aşağı gərginlikli tərəflərdə DC şinləri var. Giriş xətti tezlikli AC cərəyanı AC/DC çevrilməsi vasitəsilə yüksək gərginlikli DC şinəsinə düzəldilir, yüksək tezlikli kvadrat dalğalara modulyasiya edilir, orta/yüksək tezlikli transformator vasitəsilə aşağı gərginlikli tərəfə qoşulur, aşağı gərginlikli DC şinəsinə düzəldilir və nəhayət DC/AC çevrilməsi vasitəsilə xətt tezlikli AC gərginliyinə çevrilir. Üç mərhələli PET-lər həm yüksək, həm də aşağı gərginlikli DC sistemlərinə qoşula bilər. Hər bir çevrilmə mərhələsinin idarə olunması nisbətən müstəqildir, ayrılmanı və kompensasiya nəzarətini asanlaşdırır. Lakin, çoxsaylı çevrilmə mərhələləri ən mürəkkəb quruluşa gətirib çıxarır. Çoxmərhələli dizayn sayəsində üçmərhələli PET topologiyaları yüksək gərginlikli tərəfdə kaskad və aşağı gərginlikli tərəfdə paralel olmağı daha asan əldə edir və orta/yüksək gərginlikli tətbiq ehtiyaclarını ödəyir. Beləliklə, üçmərhələli topologiyalar orta/yüksək gərginlikli PET tədqiqat və tətbiqlərində ən çox istifadə edilənlərdir.

Orta/yüksək gərginlikli tətbiqlərdəki PET-lər üçün aşağı gərginlikli tərəfdə cihaz gərginliyi məhdudiyyətləri minimal olan aşağı gərginlik səviyyələri mövcuddur. Bunun əksinə olaraq, yüksək gərginlikli rektifikasiya mərhələsi və aralıq izolyasiya mərhələsi yüksək gərginlik səviyyələri ilə üzləşir və bu da dövrə topologiyalarına və cihazlarına daha sərt tələblər qoyur. Mövcud tədqiqatlar iki istiqamətə yönəlmişdir: ① Mövcud cihaz gərginlik reytinqlərinə əsaslanan orta/yüksək gərginlikli PET-lər üçün yeni topologiyalar və idarəetmə metodları; ② 10 kV SiC cihazları kimi yeni yüksək gərginlikli cihazlardan istifadə edən PET topologiyaları və idarəetmələri [8, 9]. Bununla belə, yüksək gərginlikli SiC cihazları hələ də laboratoriya tədqiqat və inkişaf mərhələsindədir və kommersiya cihazları hələ də gərginlik tələblərinə cavab verə bilmir. Buna görə də, yüksək giriş gərginliyi tələblərinə cavab vermək üçün çox modullu kaskadlı və ya tək modullu çoxsəviyyəli topologiyalardan istifadə olunur. Tipik topologiyalar 3-cü bölmədə təhlil edilmiş Şəkil 2-də göstərilmişdir.