Kajian Topologi dan Aplikasi Kawalan Transformer Elektronik Kuasa Voltan Sederhana Tinggi II

2 Pemilihan Struktur Keseluruhan PET

Topologi PET sangat berbeza. Berdasarkan bilangan peringkat penukaran tenaga, ia boleh dikelaskan kepada jenis peringkat tunggal, dua peringkat dan tiga peringkat [7]. Struktur dua peringkat termasuk yang mempunyai bas DC voltan tinggi dan voltan rendah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Dalam PET peringkat tunggal (Rajah 1(a)), frekuensi sederhana/tinggi Transformer Pengasingan menghubungkan penukar AC/AC pada kedua-dua belah pihak. Penukar AC/AC bahagian utama memodulasi voltan AC frekuensi talian input kepada voltan AC frekuensi tinggi, yang digandingkan melalui transformer dan kemudian ditukar kembali kepada voltan AC frekuensi talian oleh penukar AC/AC bahagian sekunder. PET peringkat tunggal mempunyai peringkat penukaran dan komponen yang lebih sedikit, kecekapan tinggi dan ketumpatan kuasa yang tinggi. Walau bagaimanapun, kekurangan bas DC menjadikannya tidak sesuai untuk grid AC/DC hibrid dan kawalan penyahgandingan kuasa adalah kompleks.

PET dua peringkat mempunyai bas DC pada bahagian voltan tinggi atau rendah. Topologi pada satu sisi transformer pengasingan menyerupai PET satu peringkat, manakala bahagian yang satu lagi bersambung ke bas DC melalui litar AC/DC atau DC/AC (Rajah 1(c) dan Rajah 1(d)). Dengan pautan DC voltan tinggi atau rendah, PET dua peringkat boleh bersambung ke grid DC voltan sederhana/tinggi pada bahagian voltan tinggi atau ke sistem PV/storan pada bahagian voltan rendah. Walau bagaimanapun, kuasa aktif yang dipindahkan oleh penukar pada kedua-dua belah transformer pengasingan sangat sensitif terhadap parameter induktans kebocoran transformer. Di samping itu, kapasitor bas DC mengalami turun naik voltan frekuensi dua talian yang ketara, dan turun naik arus penukar adalah besar [7], menjadikan kawalan mencabar.

PET tiga peringkat (Rajah 1(b)) mempunyai bas DC pada kedua-dua sisi voltan tinggi dan rendah. Arus AC frekuensi talian input dibetulkan kepada bas DC voltan tinggi melalui penukaran AC/DC, dimodulasi kepada gelombang segi empat sama frekuensi tinggi, digandingkan kepada sisi voltan rendah melalui transformer frekuensi sederhana/tinggi, dibetulkan kepada bas DC voltan rendah, dan akhirnya diterbalikkan kepada voltan AC frekuensi talian melalui penukaran DC/AC. PET tiga peringkat boleh disambungkan kepada sistem DC voltan tinggi dan rendah. Kawalan setiap peringkat penukaran adalah agak bebas, memudahkan penyahgandingan dan kawalan pampasan. Walau bagaimanapun, berbilang peringkat penukaran menghasilkan struktur yang paling kompleks. Disebabkan reka bentuk berbilang peringkat, topologi PET tiga peringkat lebih mudah mencapai lata pada sisi voltan tinggi dan selari pada sisi voltan rendah, memenuhi keperluan aplikasi voltan sederhana/tinggi. Oleh itu, topologi tiga peringkat adalah yang paling banyak digunakan dalam penyelidikan dan aplikasi PET voltan sederhana/tinggi.

Bagi PET dalam aplikasi voltan sederhana/tinggi, bahagian voltan rendah mempunyai tahap voltan rendah dengan kekangan voltan peranti yang minimum. Sebaliknya, peringkat rektifikasi voltan tinggi dan peringkat pengasingan pertengahan menghadapi tahap voltan tinggi, mengenakan keperluan yang lebih ketat pada topologi dan peranti litar. Penyelidikan sedia ada memberi tumpuan kepada dua arah: ① Topologi baharu dan kaedah kawalan untuk PET voltan sederhana/tinggi berdasarkan penarafan voltan peranti sedia ada; ② Topologi dan kawalan PET menggunakan peranti voltan tinggi baharu, seperti peranti SiC 10kV [8, 9]. Walau bagaimanapun, peranti SiC voltan tinggi masih dalam fasa R&D makmal, dan peranti komersial masih belum dapat memenuhi keperluan voltan. Oleh itu, topologi bertingkat berbilang modul atau berbilang peringkat modul tunggal digunakan untuk memenuhi keperluan voltan input tinggi. Topologi tipikal ditunjukkan dalam Rajah 2, dianalisis dalam Bahagian 3.