मध्यम-उच्च व्होल्टेज पॉवर इलेक्ट्रॉनिक ट्रान्सफॉर्मर्सच्या टोपोलॉजी आणि नियंत्रण अनुप्रयोगांवरील पुनरावलोकन भाग २

२ पीईटी एकूण रचना निवड

PET टोपोलॉजीमध्ये खूप विविधता आहे. ऊर्जा रूपांतरण टप्प्यांच्या संख्येवर आधारित, त्यांचे एकल-टप्पा, दोन-टप्पा आणि तीन-टप्पा प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते [7]. दोन-टप्पा संरचनांमध्ये उच्च-व्होल्टेज आणि कमी-व्होल्टेज डीसी बस असलेल्यांचा समावेश होतो, जसे की आकृती 1 मध्ये दर्शविले आहे.

सिंगल-स्टेज पीईटीमध्ये (आकृती १(अ)), मध्यम/उच्च-वारंवारता आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मर दोन्ही बाजूंना AC/AC कन्व्हर्टर्स जोडलेले असतात. प्रायमरी-साइड AC/AC कन्व्हर्टर इनपुट लाइन-फ्रिक्वेन्सी AC व्होल्टेजला हाय-फ्रिक्वेन्सी AC व्होल्टेजमध्ये मॉड्युलेट करतो, जे ट्रान्सफॉर्मरमधून कपल्ड केले जाते आणि नंतर सेकंडरी-साइड AC/AC कन्व्हर्टरद्वारे पुन्हा लाइन-फ्रिक्वेन्सी AC व्होल्टेजमध्ये रूपांतरित केले जाते. सिंगल-स्टेज PETs मध्ये कमी रूपांतरण टप्पे आणि कमी घटक, उच्च कार्यक्षमता आणि उच्च पॉवर डेन्सिटी असते. तथापि, DC बसच्या अभावामुळे ते हायब्रीड AC/DC ग्रिडसाठी अयोग्य ठरतात आणि पॉवर डीकपलिंग नियंत्रण गुंतागुंतीचे असते.

दोन-टप्प्यांच्या PET मध्ये उच्च- किंवा कमी-व्होल्टेज बाजूला DC बस असते. आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मरच्या एका बाजूची रचना एकल-टप्प्याच्या PET सारखी असते, तर दुसरी बाजू AC/DC किंवा DC/AC सर्किट्सद्वारे DC बसला जोडलेली असते (आकृती 1(c) आणि आकृती 1(d)). उच्च- किंवा कमी-व्होल्टेज DC लिंक्समुळे, दोन-टप्प्यांचे PET उच्च-व्होल्टेज बाजूला मध्यम/उच्च-व्होल्टेज DC ग्रिडला किंवा कमी-व्होल्टेज बाजूला PV/स्टोरेज सिस्टीमला जोडले जाऊ शकतात. तथापि, आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मरच्या दोन्ही बाजूंना कन्व्हर्टर्सद्वारे हस्तांतरित होणारी सक्रिय शक्ती ट्रान्सफॉर्मर लीकेज इंडक्टन्स पॅरामीटर्ससाठी अत्यंत संवेदनशील असते. याव्यतिरिक्त, DC बस कपॅसिटरला लक्षणीय डबल-लाइन-फ्रिक्वेन्सी व्होल्टेज चढउतारांचा अनुभव येतो आणि कन्व्हर्टर करंटमधील चढउतार मोठे असतात [7], ज्यामुळे नियंत्रण आव्हानात्मक बनते.

तीन-टप्प्यांच्या PETs (आकृती १(ब)) मध्ये उच्च आणि कमी-व्होल्टेज दोन्ही बाजूंना DC बस असतात. इनपुट लाइन-फ्रिक्वेन्सी AC करंट AC/DC रूपांतरणाद्वारे उच्च-व्होल्टेज DC बसमध्ये रेक्टिफाय केला जातो, उच्च-फ्रिक्वेन्सी स्क्वेअर वेव्हमध्ये मॉड्युलेट केला जातो, मध्यम/उच्च-फ्रिक्वेन्सी ट्रान्सफॉर्मरद्वारे कमी-व्होल्टेज बाजूला जोडला जातो, कमी-व्होल्टेज DC बसमध्ये रेक्टिफाय केला जातो आणि शेवटी DC/AC रूपांतरणाद्वारे लाइन-फ्रिक्वेन्सी AC व्होल्टेजमध्ये इन्व्हर्ट केला जातो. तीन-टप्प्यांचे PETs उच्च आणि कमी-व्होल्टेज दोन्ही DC सिस्टीमशी जोडले जाऊ शकतात. प्रत्येक रूपांतरण टप्प्याचे नियंत्रण तुलनेने स्वतंत्र असते, ज्यामुळे डीकपलिंग आणि कॉम्पेन्सेशन नियंत्रणास मदत होते. तथापि, अनेक रूपांतरण टप्प्यांमुळे सर्वात जटिल रचना तयार होते. बहु-टप्प्यांच्या रचनेमुळे, तीन-टप्प्यांच्या PET टोपोलॉजीमध्ये उच्च-व्होल्टेज बाजूला कॅस्केडिंग आणि कमी-व्होल्टेज बाजूला पॅरललिंग अधिक सहजपणे साध्य करता येते, ज्यामुळे मध्यम/उच्च व्होल्टेज ॲप्लिकेशनच्या गरजा पूर्ण होतात. त्यामुळे, मध्यम/उच्च व्होल्टेज PET संशोधन आणि ॲप्लिकेशन्समध्ये तीन-टप्प्यांच्या टोपोलॉजीचा सर्वाधिक वापर केला जातो.

मध्यम/उच्च व्होल्टेज अनुप्रयोगांमधील PETs साठी, कमी-व्होल्टेज बाजूला कमी व्होल्टेज पातळी असते आणि डिव्हाइस व्होल्टेजवर किमान मर्यादा असतात. याउलट, उच्च-व्होल्टेज रेक्टिफिकेशन स्टेज आणि इंटरमीडिएट आयसोलेशन स्टेजला उच्च व्होल्टेज पातळीचा सामना करावा लागतो, ज्यामुळे सर्किट टोपोलॉजी आणि डिव्हाइसेसवर अधिक कठोर आवश्यकता लादल्या जातात. सध्याचे संशोधन दोन दिशांवर लक्ष केंद्रित करते: ① विद्यमान डिव्हाइस व्होल्टेज रेटिंगवर आधारित मध्यम/उच्च व्होल्टेज PETs साठी नवीन टोपोलॉजी आणि नियंत्रण पद्धती; ② 10kV SiC डिव्हाइसेस [8, 9] सारख्या नवीन उच्च-व्होल्टेज डिव्हाइसेसचा वापर करून PET टोपोलॉजी आणि नियंत्रणे. तथापि, उच्च-व्होल्टेज SiC डिव्हाइसेस अजूनही प्रयोगशाळेतील R&D टप्प्यात आहेत आणि व्यावसायिक डिव्हाइसेस अद्याप व्होल्टेज आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाहीत. म्हणून, उच्च इनपुट व्होल्टेज आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी मल्टी-मॉड्यूल कॅस्केडेड किंवा सिंगल-मॉड्यूल मल्टीलेव्हल टोपोलॉजी वापरल्या जातात. ठराविक टोपोलॉजी आकृती 2 मध्ये दर्शविल्या आहेत, ज्यांचे विश्लेषण विभाग 3 मध्ये केले आहे.