Орташа және жоғары кернеулі қуатты электрондық трансформаторлардың топологиясы мен басқару қолданбаларына шолу II

2 PET жалпы құрылымын таңдау

ПЭТ топологиялары кеңінен өзгереді. Энергияны түрлендіру сатыларының санына байланысты оларды бір сатылы, екі сатылы және үш сатылы түрлерге жіктеуге болады [7]. Екі сатылы құрылымдарға 1-суретте көрсетілгендей, жоғары вольтты және төмен вольтты тұрақты ток шиналары бар құрылымдар жатады.

Бір сатылы ПЭТ-терде (1(а)-сурет), орташа/жоғары жиілікті Оқшаулау трансформаторы Айнымалы ток/айнымалы ток түрлендіргіштерін екі жағынан да қосады. Біріншілік жақты айнымалы ток/айнымалы ток түрлендіргіші кіріс желілік жиіліктегі айнымалы ток кернеуін жоғары жиілікті айнымалы ток кернеуіне модуляциялайды, ол трансформатор арқылы қосылады, содан кейін екіншілік жақты айнымалы ток/айнымалы ток түрлендіргіші арқылы желілік жиіліктегі айнымалы ток кернеуіне қайта түрлендіріледі. Бір сатылы ПЭТ-терде түрлендіру сатылары аз және компоненттер аз, жоғары тиімділік және жоғары қуат тығыздығы бар. Дегенмен, тұрақты ток шинасының болмауы оларды гибридті айнымалы ток/тұрақты ток желілеріне жарамсыз етеді, ал қуатты ажыратуды басқару күрделі.

Екі сатылы ПЭТ-терде жоғары немесе төмен вольтты жағында тұрақты ток шиналары бар. Оқшаулау трансформаторының бір жағындағы топология бір сатылы ПЭТ-ке ұқсайды, ал екінші жағы тұрақты ток шинасына айнымалы/тұрақты немесе тұрақты/айнымалы ток тізбектері арқылы қосылады (1(c) және 1(d) сурет). Жоғары немесе төмен вольтты тұрақты ток байланыстарымен екі сатылы ПЭТ-тер жоғары вольтты жағында орташа/жоғары вольтты тұрақты ток торларына немесе төмен вольтты жағында фотоэлектрлік/сақтау жүйелеріне қосыла алады. Дегенмен, оқшаулау трансформаторының екі жағындағы түрлендіргіштер арқылы берілетін белсенді қуат трансформатордың ағып кету индуктивтілік параметрлеріне өте сезімтал. Сонымен қатар, тұрақты ток шинасының конденсаторы қос желілік жиіліктегі кернеудің айтарлықтай ауытқуларын бастан кешіреді, ал түрлендіргіш тогының ауытқулары үлкен [7], бұл басқаруды қиындатады.

Үш сатылы ПЭТ-терде (1(b)-сурет) жоғары және төмен кернеулі жағында тұрақты ток шиналары бар. Кіріс желілік жиіліктегі айнымалы ток айнымалы/тұрақты ток түрлендіруі арқылы жоғары кернеулі тұрақты ток шинасына түзетіледі, жоғары жиілікті шаршы толқындарға модуляцияланады, орташа/жоғары жиілікті трансформатор арқылы төмен кернеулі жағына қосылады, төмен кернеулі тұрақты ток шинасына түзетіледі және соңында тұрақты/айнымалы ток түрлендіруі арқылы желілік жиіліктегі айнымалы кернеуге инверсияланады. Үш сатылы ПЭТ-тер жоғары және төмен кернеулі тұрақты ток жүйелеріне қосыла алады. Әрбір түрлендіру сатысын басқару салыстырмалы түрде тәуелсіз, бұл ажыратуды және компенсацияны басқаруды жеңілдетеді. Дегенмен, бірнеше түрлендіру сатылары ең күрделі құрылымға әкеледі. Көп сатылы дизайнның арқасында үш сатылы ПЭТ топологиялары жоғары кернеулі жағында каскадты және төмен кернеулі жағында параллельді оңайырақ жүзеге асырады, бұл орташа/жоғары кернеуді қолдану қажеттіліктерін қанағаттандырады. Осылайша, үш сатылы топологиялар орта/жоғары кернеулі ПЭТ зерттеулері мен қолданбаларында ең кеңінен қолданылады.

Орташа/жоғары кернеулі қолданбалардағы ПЭТ үшін төмен кернеулі жағында құрылғы кернеуінің шектеулері минималды болатын төмен кернеу деңгейлері болады. Керісінше, жоғары кернеулі түзету сатысы және аралық оқшаулау сатысы жоғары кернеу деңгейлеріне тап болады, бұл тізбек топологиялары мен құрылғыларына қатаң талаптар қояды. Қолданыстағы зерттеулер екі бағытқа бағытталған: ① Қолданыстағы құрылғы кернеуінің көрсеткіштеріне негізделген орта/жоғары кернеулі ПЭТ үшін жаңа топологиялар мен басқару әдістері; ② 10 кВ SiC құрылғылары сияқты жаңа жоғары кернеулі құрылғыларды пайдаланатын ПЭТ топологиялары мен басқару элементтері [8, 9]. Дегенмен, жоғары кернеулі SiC құрылғылары әлі де зертханалық ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар кезеңінде, ал коммерциялық құрылғылар әлі де кернеу талаптарына жауап бере алмайды. Сондықтан, жоғары кіріс кернеуінің талаптарын қанағаттандыру үшін көп модульді каскадты немесе бір модульді көп деңгейлі топологиялар қолданылады. Типтік топологиялар 3-бөлімде талданған 2-суретте көрсетілген.