Tinjauan tentang Topologi dan Aplikasi Kontrol Transformator Elektronik Daya Tegangan Menengah-Tinggi III

3.3 Topologi Multilevel Terjepit

Topologi multilevel Neutral Point Clamped (NPC) ditunjukkan. Selain topologi NPC yang dijepit dioda, topologi NPC juga mencakup tipe kapasitor terbang dan tipe penjepit hibrida, di antara yang lainnya. Namun, karena volume kapasitor yang besar, topologi NPC sebagian besar masih menggunakan perangkat switching pasif atau aktif untuk penjepitan. Mengambil topologi multilevel yang dijepit dioda sebagai contoh, dalam topologi tahap penyearah tiga fasa, setiap kaki fasa terdiri dari transistor switching dan dioda penjepit yang dihubungkan secara paralel ke satu bus DC tegangan tinggi. Literatur mengusulkan topologi PET satu fasa dengan tahap penyearah menggunakan rangkaian penjepit dioda empat tingkat. Satu bus DC tegangan tinggi diikuti oleh DAB input-seri-output-paralel, seperti yang ditunjukkan. Topologi ini dapat diperluas menjadi struktur tiga fasa, dan jumlah tingkat tegangan dapat diubah berdasarkan tingkat tegangan tahan perangkat dan tingkat tegangan sisi tegangan tinggi. Seperti topologi MMC, topologi NPC juga dapat diterapkan pada tahap isolasi, menghubungkan bus DC tegangan tinggi ke Transformator IsolasiSeperti yang ditunjukkan. Literatur menerapkan konverter NPC penjepit dioda tiga tingkat ke sisi tegangan tinggi dari konverter resonansi LLC, memverifikasinya pada prototipe 166kW/2kV~400V. Literatur menerapkan rangkaian NPC penjepit dioda tiga tingkat ke DAB tiga fasa, mencapai karakteristik tegangan dan arus DAB yang ideal.

Ketika topologi NPC digunakan sebagai tahap penyearah, ia tidak memerlukan bus DC terisolasi, sehingga mengurangi jumlah transformator tahap isolasi. Selain itu, pada struktur tiga fasa, tidak ada riak tegangan frekuensi ganda pada bus. Namun, karena topologi penjepit membutuhkan sejumlah besar perangkat penjepit, jumlah perangkat penjepit meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah level, sehingga perluasan level menjadi sulit dan redundansi sulit dicapai. Dari segi kontrol, arus yang mengalir ke setiap kapasitor bus konverter NPC berbeda, menyebabkan ketidakseimbangan tegangan kapasitor. Untuk topologi NPC di atas tiga level, tidak ada algoritma penyeimbangan tegangan yang efektif. Selain itu, waktu operasi sakelar yang tidak konsisten di dalam dan di luar lengan menyebabkan pemanasan yang tidak merata, yang hanya dapat diatasi dengan mengubah topologi rangkaian secara keseluruhan.

Banyaknya kesulitan yang disebabkan oleh perluasan level tegangan berarti bahwa topologi NPC hanya dapat diterapkan pada level tegangan menengah/tinggi melalui koneksi seri perangkat atau penggunaan perangkat SiC tegangan tinggi. Namun, pada level tegangan yang lebih rendah, dibandingkan dengan topologi H-bridge tunggal, NPC tiga level hanya memiliki setengah tegangan tahan dan tegangan stres pada setiap transistor switching, sementara menghasilkan lebih banyak level tegangan, sehingga menghasilkan persyaratan penyaringan output yang lebih rendah. Ini memiliki keunggulan aplikasi yang cukup besar sebagai tahap inverter pada sisi tegangan rendah PET. Misalnya, literatur menggunakan NPC tiga level yang dijepit dioda sebagai tahap inverter PET untuk menggerakkan motor tiga fasa, melakukan verifikasi eksperimental dan mencapai kinerja penggerak motor dan kinerja kebisingan yang baik.