Erdi-Altuko Tentsioko Potentzia Elektronikoko Transformadoreen Topologia eta Kontrol Aplikazioen Berrikuspena III

3.3 Maila anitzeko topologia finkatua

Puntu Neutroaren Finkodun (NPC) maila anitzeko topologia ageri da. Diodo bidezko finkodun NPC topologiaz gain, NPC topologiek kondentsadore hegalari mota eta hibrido bidezko finkodun mota ere barne hartzen dituzte, besteak beste. Hala ere, kondentsadore-bolumen handia dela eta, NPC topologiek oraindik ere kommutazio-gailu pasiboak edo aktiboak erabiltzen dituzte finkatzeko. Diodo bidezko finkodun maila anitzeko topologia adibide gisa hartuta, hiru faseko zuzentzaile-etapa topologia batean, fase-hanka bakoitza kaskadako kommutazio-transistoreek eta finko-diodoek osatzen dute, tentsio handiko DC bus bakar batera paraleloan konektatuta. Literaturan fase bakarreko PET topologia bat proposatu da, lau mailako diodo bidezko finkodun zirkuitu bat erabiliz zuzentzaile-etapa batekin. Tentsio handiko DC bus bakarraren ondoren sarrera-serie-irteera-paralelo DABak daude, erakusten den bezala. Topologia hau hiru faseko egitura batera zabaldu daiteke, eta tentsio-maila kopurua alda daiteke gailuaren iraupen-tentsio mailen eta tentsio handiko aldeko tentsio-mailaren arabera. MMC topologia bezala, NPC topologia isolamendu-fasean ere aplika daiteke, tentsio handiko DC bus-a sarearekin konektatuz. Isolamendu-transformadorea, erakusten den bezala. Literaturan hiru mailako diodo bidezko finkapeneko NPC bihurgailu bat aplikatu zen LLC erresonante bihurgailu baten goi-tentsioko aldean, 166 kW/2 kV ~ 400 V-ko prototipo batean egiaztatuz. Literaturan hiru mailako diodo bidezko finkapeneko NPC zirkuitu bat aplikatu zen hiru faseko DAB batean, DAB tentsio eta korronte ezaugarri idealak lortuz.

NPC topologia zuzentzaile-etapa gisa erabiltzen denean, ez du DC bus isolaturik behar, isolamendu-etapako transformadoreen kopurua murriztuz. Gainera, hiru faseko egituretan, ez dago linea-maiztasuneko tentsio-uhin bikoitzik busean. Hala ere, finkapen-topologiak finkapen-gailu kopuru handia behar duenez, finkapen-gailuen kopurua handitzen da maila kopurua handitzen den heinean, eta horrek mailen hedapena zaildu egiten du eta erredundantzia lortzea zaila egiten du. Kontrolari dagokionez, NPC bihurgailuaren bus-kondentsadore bakoitzera doazen korronteak desberdinak dira, eta horrek kondentsadoreen tentsio-desoreka eragiten du. Hiru mailatik gorako NPC topologietan, ez dago tentsio-oreka algoritmo eraginkorrik. Gainera, besoen barruko eta kanpoko etengailuen funtzionamendu-denbora inkoherenteek berotze irregularra eragiten dute, eta hori zirkuituaren topologia orokorra aldatuz bakarrik konpondu daiteke.

Maila-hedapenak eragindako zailtasun ugariek esan nahi dute NPC topologiak tentsio ertain/altuko mailetan bakarrik aplika daitezkeela, gailuen serieko konexioaren edo tentsio handiko SiC gailuak erabiliz. Hala ere, tentsio maila baxuagoetan, H-zubi topologia bakar batekin alderatuta, hiru mailako NPC batek tentsio-iraunkortasunaren eta tentsio-esfortzuaren erdia baino ez du kommutazio-transistore bakoitzean, eta tentsio-maila gehiago igortzen ditu irteeran, eta horrek irteerako iragazketa-eskakizun txikiagoak eragiten ditu. Aplikazio-abantaila handiak ditu PET baten tentsio baxuko aldean dagoen inbertsore-etapa gisa. Adibidez, literaturan hiru mailako diodo-finkatutako NPC bat erabili da PET baten inbertsore-etapa gisa hiru faseko motor bat gidatzeko, egiaztapen esperimentala eginez eta motorraren gidatzeko errendimendu eta zarata-errendimendu ona lortuz.