Агляд тапалогіі і прымянення кіравання сілавымі электроннымі трансфарматарамі сярэдняга і высокага напружання II

2 Выбар агульнай структуры ПЭТ

Тапалогіі ПЭТ значна адрозніваюцца. У залежнасці ад колькасці каскадаў пераўтварэння энергіі іх можна класіфікаваць на аднакаскадныя, двухкаскадныя і трохкаскадныя тыпы [7]. Двухкаскадныя структуры ўключаюць структуры з высокавольтнымі і нізкавольтнымі шынамі пастаяннага току, як паказана на малюнку 1.

У аднаступенных ПЭТ (мал. 1(а)) сярэдне/высокачастотны Ізаляцыйны трансфарматар злучае пераўтваральнікі пераменнага току ў пераменны ток з абодвух бакоў. Пераўтваральнік пераменнага току ў пераменны ток першаснай абмоткі мадулюе ўваходнае пераменнае напружанне лінейнай частаты ў высокачашчыннае пераменнае напружанне, якое падаецца праз трансфарматар, а затым пераўтвараецца назад у пераменнае напружанне лінейнай частаты другасным пераўтваральнікам пераменнага току ў пераменны ток. Аднакаскадныя ПЭТ маюць менш каскадаў пераўтварэння і менш кампанентаў, высокую эфектыўнасць і высокую шчыльнасць магутнасці. Аднак адсутнасць шыны пастаяннага току робіць іх непрыдатнымі для гібрыдных сетак пераменнага току ў пастаянны ток, а кіраванне развязкай магутнасці з'яўляецца складаным.

Двухступеньчатыя ПЭТ маюць шыну пастаяннага току як з боку высокага, так і з боку нізкага напружання. Тапалогія аднаго боку ізаляцыйнага трансфарматара нагадвае тапалогію аднаступеньчатага ПЭТ, а другі бок падключаецца да шыны пастаяннага току праз ланцугі пераменнага/пастаяннага або пастаяннага/пераменнага току (мал. 1(c) і мал. 1(d)). З дапамогай высокавольтных або нізкавольтных звёнаў пастаяннага току двухступеньчатыя ПЭТ могуць падключацца да сетак пастаяннага току сярэдняга/высокага напружання з боку высокага напружання або да фотаэлектрычных/назапашвальных сістэм з боку нізкага напружання. Аднак актыўная магутнасць, якая перадаецца пераўтваральнікамі з абодвух бакоў ізаляцыйнага трансфарматара, вельмі адчувальная да параметраў індуктыўнасці рассеяння трансфарматара. Акрамя таго, кандэнсатар шыны пастаяннага току адчувае значныя ваганні напружання падвойнай лінейнай частаты, а ваганні току пераўтваральніка вялікія [7], што ўскладняе кіраванне.

Трохкаскадныя ПЭТ (мал. 1(b)) маюць шыны пастаяннага току як на баку высокага, так і на баку нізкага напружання. Уваходны пераменны ток лінейнай частаты выпрамляецца на шыну пастаяннага току высокага напружання праз пераўтварэнне пераменнага/пастаяннага току, мадулюецца ў прастакутныя хвалі высокай частаты, падаецца на бок нізкага напружання праз трансфарматар сярэдняй/высокай частаты, выпрамляецца на шыну пастаяннага току нізкага напружання і, нарэшце, інвертуецца ў пераменнае напружанне лінейнай частаты праз пераўтварэнне пастаяннага току. Трохкаскадныя ПЭТ могуць падключацца як да сістэм пастаяннага току высокага, так і да нізкага напружання. Кіраванне кожным каскадам пераўтварэння адносна незалежнае, што палягчае кіраванне развязкай і кампенсацыяй. Аднак некалькі каскадаў пераўтварэння прыводзяць да найбольш складанай структуры. Дзякуючы шматкаскаднай канструкцыі, трохкаскадныя тапалогіі ПЭТ лягчэй дасягаюць каскаднага злучэння на баку высокага напружання і паралельнага злучэння на баку нізкага напружання, задавальняючы патрэбы прымянення сярэдняга/высокага напружання. Такім чынам, трохкаскадныя тапалогіі найбольш шырока выкарыстоўваюцца ў даследаваннях і прымяненні ПЭТ сярэдняга/высокага напружання.

Для ПЭТ сярэдняга/высокага напружання на баку нізкага напружання назіраюцца нізкія ўзроўні напружання з мінімальнымі абмежаваннямі напружання прылад. Наадварот, высокавольтная каскад выпрамлення і прамежкавая каскад ізаляцыі сутыкаюцца з высокімі ўзроўнямі напружання, што накладвае больш жорсткія патрабаванні на тапалогію схем і прылады. Існуючыя даследаванні сканцэнтраваны на двух напрамках: 1. Новыя тапалогіі і метады кіравання для ПЭТ сярэдняга/высокага напружання на аснове існуючых наміналаў напружання прылад; 2. Тапалогіі і кіраванне ПЭТ з выкарыстаннем новых высокавольтных прылад, такіх як прылады на аснове SiC 10 кВ [8, 9]. Аднак высокавольтныя прылады на аснове SiC усё яшчэ знаходзяцца на стадыі лабараторных даследаванняў і распрацовак, і камерцыйныя прылады пакуль не могуць задаволіць патрабаванні да напружання. Таму для задавальнення патрабаванняў да высокага ўваходнага напружання выкарыстоўваюцца шматмодульныя каскадныя або аднакадульныя шматўзроўневыя тапалогіі. Тыповыя тапалогіі паказаны на малюнку 2, прааналізаваны ў раздзеле 3.