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

3.3 Topologi Berbilang Aras Berkapit

Topologi berbilang aras Pengapit Titik Neutral (NPC) ditunjukkan. Selain topologi NPC yang diapit diod, topologi NPC juga merangkumi jenis kapasitor terbang dan jenis pengapit hibrid, antara lain. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh isipadu kapasitor yang besar, topologi NPC masih kebanyakannya menggunakan peranti pensuisan pasif atau aktif untuk pengapit. Mengambil topologi berbilang aras pengapit diod sebagai contoh, dalam topologi peringkat penerus tiga fasa, setiap kaki fasa terdiri daripada transistor pensuisan lata dan diod pengapit, yang disambungkan secara selari dengan bas DC voltan tinggi tunggal. Literatur mencadangkan topologi PET fasa tunggal dengan peringkat penerus menggunakan litar diapit diod empat aras. Bas DC voltan tinggi tunggal diikuti oleh DAB input-siri-output-selari, seperti yang ditunjukkan. Topologi ini boleh dikembangkan menjadi struktur tiga fasa, dan bilangan aras voltan boleh diubah berdasarkan aras voltan tahan peranti dan aras voltan sisi voltan tinggi. Seperti topologi MMC, topologi NPC juga boleh digunakan dalam peringkat pengasingan, menyambungkan bas DC voltan tinggi ke Transformer Pengasingan, seperti yang ditunjukkan. Literatur menggunakan penukar NPC pengapit diod tiga peringkat pada bahagian voltan tinggi penukar resonan LLC, mengesahkannya pada prototaip 166kW/2kV~400V. Literatur menggunakan litar NPC pengapit diod tiga peringkat pada DAB tiga fasa, mencapai ciri-ciri voltan dan arus DAB yang ideal.

Apabila topologi NPC digunakan sebagai peringkat penerus, ia tidak memerlukan bas DC terpencil, sekali gus mengurangkan bilangan transformer peringkat pengasingan. Tambahan pula, dalam struktur tiga fasa, tiada riak voltan frekuensi dua talian pada bas. Walau bagaimanapun, kerana topologi yang diapit memerlukan sebilangan besar peranti pengapit, bilangan peranti pengapit meningkat apabila bilangan aras meningkat, menjadikan pengembangan aras sukar dan redundansi sukar dicapai. Dari segi kawalan, arus yang mengalir ke dalam setiap kapasitor bas penukar NPC adalah berbeza, yang membawa kepada ketidakseimbangan voltan kapasitor. Bagi topologi NPC di atas tiga aras, tiada algoritma pengimbangan voltan yang berkesan. Di samping itu, masa operasi suis yang tidak konsisten di dalam dan di luar lengan menyebabkan pemanasan yang tidak sekata, yang hanya boleh diselesaikan dengan mengubah topologi litar keseluruhan.

Banyak kesukaran yang disebabkan oleh pengembangan aras bermakna topologi NPC hanya boleh digunakan dalam aras voltan sederhana/tinggi melalui sambungan siri peranti atau penggunaan peranti SiC voltan tinggi. Walau bagaimanapun, pada aras voltan yang lebih rendah, berbanding topologi jambatan-H tunggal, NPC tiga aras hanya mempunyai separuh daripada ketahanan voltan dan tegasan voltan pada setiap transistor pensuisan, sambil mengeluarkan lebih banyak aras voltan, menghasilkan keperluan penapisan output yang lebih rendah. Ia mempunyai kelebihan aplikasi yang besar sebagai peringkat penyongsang pada bahagian voltan rendah PET. Contohnya, literatur menggunakan NPC yang diapit diod tiga aras sebagai peringkat penyongsang PET untuk memacu motor tiga fasa, menjalankan pengesahan eksperimen dan mencapai prestasi pemacu motor dan prestasi hingar yang baik.