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

3.3 Замацаваная шматўзроўневая тапалогія

Паказана шматўзроўневая тапалогія з фіксацыяй нейтральнай кропкі (NPC). Акрамя тапалогіі NPC з фіксацыяй дыёдамі, тапалогіі NPC таксама ўключаюць тып з лятаючым кандэнсатарам і гібрыдны тып з фіксацыяй, сярод іншых. Аднак з-за вялікага аб'ёму кандэнсатара, тапалогіі NPC усё яшчэ ў асноўным выкарыстоўваюць пасіўныя або актыўныя камутацыйныя прылады для фіксацыі. У якасці прыкладу шматўзроўневай тапалогіі з фіксацыяй дыёдамі, у тапалогіі трохфазнага выпрамляльнага каскаду, кожная фазавая галіна складаецца з каскадных камутацыйных транзістараў і фіксуючых дыёдаў, падлучаных паралельна да адной высакавольтнай шыны пастаяннага току. У літаратуры прапанавана аднафазная тапалогія PET з выпрамляльным каскадам з выкарыстаннем чатырохўзроўневай схемы з фіксацыяй дыёдамі. За адной высакавольтнай шынай пастаяннага току ідуць паралельныя ўваходныя-выхадныя DAB, як паказана. Гэтую тапалогію можна пашырыць да трохфазнай структуры, і колькасць узроўняў напружання можна змяняць у залежнасці ад узроўняў напружання, якое вытрымлівае прылада, і ўзроўню напружання на баку высокага напружання. Падобна тапалогіі MMC, тапалогія NPC таксама можа быць ужыта ў каскадзе ізаляцыі, падлучаючы высакавольтную шыну пастаяннага току да Ізаляцыйны трансфарматар, як паказана. У літаратуры на баку высокага напружання рэзананснага пераўтваральніка LLC ужыты трохузроўневы NPC-пераўтваральнік з дыёдным фіксаваннем, што праверана на прататыпе 166 кВт/2 кВ ~ 400 В. У літаратуры трохузроўневая схема NPC з дыёдным фіксаваннем ужыта да трохфазнага DAB, што дазволіла дасягнуць ідэальных характарыстык напружання і току DAB.

Калі ў якасці выпрамляльнага каскаду выкарыстоўваецца тапалогія NPC, яна не патрабуе ізаляваных шын пастаяннага току, што памяншае колькасць трансфарматараў ізаляцыйнага каскаду. Акрамя таго, у трохфазных структурах на шыне няма пульсацый напружання падвойнай лінейнай частаты. Аднак, паколькі тапалогія з фіксаванай частатой патрабуе вялікай колькасці заціскных прылад, колькасць заціскных прылад павялічваецца з павелічэннем колькасці ўзроўняў, што ўскладняе пашырэнне ўзроўняў і дасягненне рэзервавання. З пункту гледжання кіравання, токі, якія паступаюць у кожны кандэнсатар шыны пераўтваральніка NPC, розныя, што прыводзіць да дысбалансу напружання на кандэнсатарах. Для тапалогій NPC вышэй за тры ўзроўні няма эфектыўнага алгарытму балансавання напружання. Акрамя таго, неадпаведны час працы перамыкачоў унутры і звонку плячэй прыводзіць да нераўнамернага нагрэву, што можна вырашыць толькі шляхам змены агульнай тапалогіі схемы.

Шматлікія цяжкасці, выкліканыя пашырэннем узроўняў, азначаюць, што тапалогіі NPC могуць ужывацца толькі на ўзроўнях сярэдняга/высокага напружання шляхам паслядоўнага злучэння прылад або выкарыстання высакавольтных прылад SiC. Аднак пры больш нізкіх узроўнях напружання, у параўнанні з тапалогіяй аднаго H-моста, трохузроўневы NPC мае толькі ўдвая меншую вытрымліваемую напругу і нагрузку на кожны камутацыйны транзістар, пры гэтым выдае больш узроўняў напружання, што прыводзіць да меншых патрабаванняў да фільтрацыі выхаднога сігналу. Ён мае значныя перавагі прымянення ў якасці інвертарнага каскаду на баку панэльнага транзістара (ПЭТ). Напрыклад, у літаратуры трохузроўневы NPC з дыёдным фіксатарам выкарыстоўваўся ў якасці інвертарнага каскаду ПЭТ для кіравання трохфазным рухавіком, правёўшы эксперыментальную праверку і дасягнуўшы добрых характарыстык прывада рухавіка і шумавых характарыстык.