మీడియం-హై వోల్టేజ్ పవర్ ఎలక్ట్రానిక్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌ల టోపాలజీ మరియు నియంత్రణ అనువర్తనాలపై సమీక్ష II

2 PET మొత్తం నిర్మాణ ఎంపిక

PET టోపోలాజీలు విస్తృతంగా మారుతూ ఉంటాయి. శక్తి మార్పిడి దశల సంఖ్య ఆధారంగా, వాటిని సింగిల్-స్టేజ్, టూ-స్టేజ్ మరియు త్రీ-స్టేజ్ రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు [7]. టూ-స్టేజ్ నిర్మాణాలలో అధిక-వోల్టేజ్ మరియు తక్కువ-వోల్టేజ్ DC బస్సులు ఉంటాయి, ఇవి చిత్రం 1లో చూపబడ్డాయి.

సింగిల్-స్టేజ్ PETలలో (Fig. 1(a)), ఒక మీడియం/హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ఇది రెండు వైపులా AC/AC కన్వర్టర్లను కలుపుతుంది. ప్రైమరీ-సైడ్ AC/AC కన్వర్టర్, ఇన్‌పుట్ లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ AC వోల్టేజ్‌ను హై-ఫ్రీక్వెన్సీ AC వోల్టేజ్‌గా మాడ్యులేట్ చేస్తుంది. ఇది ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా కపుల్ చేయబడి, ఆపై సెకండరీ-సైడ్ AC/AC కన్వర్టర్ ద్వారా తిరిగి లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ AC వోల్టేజ్‌గా మార్చబడుతుంది. సింగిల్-స్టేజ్ PETలలో తక్కువ కన్వర్షన్ స్టేజ్‌లు, తక్కువ కాంపోనెంట్‌లు, అధిక సామర్థ్యం మరియు అధిక పవర్ డెన్సిటీ ఉంటాయి. అయితే, DC బస్ లేకపోవడం వల్ల ఇవి హైబ్రిడ్ AC/DC గ్రిడ్‌లకు అనుకూలం కావు మరియు పవర్ డీకప్లింగ్ కంట్రోల్ సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది.

రెండు-దశల PETలు అధిక-వోల్టేజ్ లేదా తక్కువ-వోల్టేజ్ వైపున DC బస్‌ను కలిగి ఉంటాయి. ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క ఒక వైపు టోపాలజీ ఒకే-దశల PETని పోలి ఉంటుంది, అయితే మరొక వైపు AC/DC లేదా DC/AC సర్క్యూట్‌ల ద్వారా DC బస్‌కు కనెక్ట్ చేయబడుతుంది (Fig. 1(c) మరియు Fig. 1(d)). అధిక-వోల్టేజ్ లేదా తక్కువ-వోల్టేజ్ DC లింక్‌లతో, రెండు-దశల PETలు అధిక-వోల్టేజ్ వైపున మీడియం/హై-వోల్టేజ్ DC గ్రిడ్‌లకు లేదా తక్కువ-వోల్టేజ్ వైపున PV/స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లకు కనెక్ట్ చేయగలవు. అయితే, ఐసోలేషన్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ యొక్క రెండు వైపులా ఉన్న కన్వర్టర్‌ల ద్వారా బదిలీ చేయబడిన యాక్టివ్ పవర్, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ లీకేజ్ ఇండక్టెన్స్ పారామీటర్‌లకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. అదనంగా, DC బస్ కెపాసిటర్ గణనీయమైన డబుల్-లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ వోల్టేజ్ హెచ్చుతగ్గులను అనుభవిస్తుంది మరియు కన్వర్టర్ కరెంట్ హెచ్చుతగ్గులు ఎక్కువగా ఉంటాయి [7], ఇది నియంత్రణను సవాలుగా మారుస్తుంది.

మూడు-దశల PETలు (పటం 1(b)) అధిక-వోల్టేజ్ మరియు అల్ప-వోల్టేజ్ వైపులా DC బస్సులను కలిగి ఉంటాయి. ఇన్‌పుట్ లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ AC కరెంట్, AC/DC మార్పిడి ద్వారా అధిక-వోల్టేజ్ DC బస్సుకు రెక్టిఫై చేయబడుతుంది, అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ స్క్వేర్ వేవ్‌లుగా మాడ్యులేట్ చేయబడుతుంది, ఒక మీడియం/హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ద్వారా అల్ప-వోల్టేజ్ వైపుకు కలుపబడుతుంది, తిరిగి అల్ప-వోల్టేజ్ DC బస్సుకు రెక్టిఫై చేయబడుతుంది, మరియు చివరగా DC/AC మార్పిడి ద్వారా లైన్-ఫ్రీక్వెన్సీ AC వోల్టేజ్‌గా ఇన్వర్ట్ చేయబడుతుంది. మూడు-దశల PETలు అధిక-వోల్టేజ్ మరియు అల్ప-వోల్టేజ్ DC వ్యవస్థలు రెండింటికీ కనెక్ట్ చేయగలవు. ప్రతి మార్పిడి దశ యొక్క నియంత్రణ సాపేక్షంగా స్వతంత్రంగా ఉంటుంది, ఇది డీకప్లింగ్ మరియు కాంపెన్సేషన్ నియంత్రణను సులభతరం చేస్తుంది. అయితే, బహుళ మార్పిడి దశలు అత్యంత సంక్లిష్టమైన నిర్మాణానికి దారితీస్తాయి. బహుళ-దశల డిజైన్ కారణంగా, మూడు-దశల PET టోపోలాజీలు అధిక-వోల్టేజ్ వైపు క్యాస్కేడింగ్ మరియు అల్ప-వోల్టేజ్ వైపు ప్యారలలింగ్‌ను మరింత సులభంగా సాధిస్తాయి, తద్వారా మీడియం/హై వోల్టేజ్ అప్లికేషన్ అవసరాలను తీరుస్తాయి. అందువల్ల, మీడియం/హై వోల్టేజ్ PET పరిశోధన మరియు అప్లికేషన్లలో మూడు-దశల టోపోలాజీలు అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

మధ్యస్థ/అధిక వోల్టేజ్ అనువర్తనాలలో PETల కోసం, తక్కువ-వోల్టేజ్ వైపు కనీస పరికర వోల్టేజ్ పరిమితులతో తక్కువ వోల్టేజ్ స్థాయిలను కలిగి ఉంటుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, అధిక-వోల్టేజ్ రెక్టిఫికేషన్ దశ మరియు ఇంటర్మీడియట్ ఐసోలేషన్ దశ అధిక వోల్టేజ్ స్థాయిలను ఎదుర్కొంటాయి, ఇది సర్క్యూట్ టోపోలాజీలు మరియు పరికరాలపై కఠినమైన అవసరాలను విధిస్తుంది. ప్రస్తుత పరిశోధన రెండు దిశలపై దృష్టి పెడుతుంది: ① ఇప్పటికే ఉన్న పరికర వోల్టేజ్ రేటింగ్‌ల ఆధారంగా మధ్యస్థ/అధిక వోల్టేజ్ PETల కోసం కొత్త టోపోలాజీలు మరియు నియంత్రణ పద్ధతులు; ② 10kV SiC పరికరాల వంటి కొత్త అధిక-వోల్టేజ్ పరికరాలను ఉపయోగించి PET టోపోలాజీలు మరియు నియంత్రణలు [8, 9]. అయితే, అధిక-వోల్టేజ్ SiC పరికరాలు ఇప్పటికీ ప్రయోగశాల R&D దశలో ఉన్నాయి మరియు వాణిజ్య పరికరాలు ఇంకా వోల్టేజ్ అవసరాలను తీర్చలేవు. అందువల్ల, అధిక ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ అవసరాలను తీర్చడానికి మల్టీ-మాడ్యూల్ క్యాస్కేడెడ్ లేదా సింగిల్-మాడ్యూల్ మల్టీలెవల్ టోపోలాజీలు ఉపయోగించబడతాయి. సాధారణ టోపోలాజీలు చిత్రం 2లో చూపబడ్డాయి, ఇవి విభాగం 3లో విశ్లేషించబడ్డాయి.