मध्यम-उच्च व्होल्टेज पॉवर इलेक्ट्रॉनिक ट्रान्सफॉर्मर्सच्या टोपोलॉजी आणि नियंत्रण अनुप्रयोगांवरील पुनरावलोकन भाग ३

३.३ क्लॅम्प्ड मल्टीलेव्हल टोपोलॉजी

न्यूट्रल पॉइंट क्लॅम्प्ड (NPC) मल्टीलेव्हल टोपोलॉजी दर्शविली आहे. डायोड-क्लॅम्प्ड NPC टोपोलॉजी व्यतिरिक्त, NPC टोपोलॉजीमध्ये फ्लाइंग कपॅसिटर प्रकार आणि हायब्रीड क्लॅम्प्ड प्रकार यांचाही समावेश होतो. तथापि, कपॅसिटरच्या मोठ्या आकारामुळे, NPC टोपोलॉजीमध्ये क्लॅम्पिंगसाठी अजूनही बहुतेकदा पॅसिव्ह किंवा ॲक्टिव्ह स्विचिंग उपकरणांचा वापर केला जातो. डायोड-क्लॅम्प्ड मल्टीलेव्हल टोपोलॉजीचे उदाहरण घेतल्यास, थ्री-फेज रेक्टिफायर स्टेज टोपोलॉजीमध्ये, प्रत्येक फेज लेगमध्ये कॅस्केडेड स्विचिंग ट्रान्झिस्टर आणि क्लॅम्पिंग डायोड असतात, जे एकाच हाय-व्होल्टेज डीसी बसला समांतर जोडलेले असतात. साहित्यात फोर-लेव्हल डायोड-क्लॅम्प्ड सर्किट वापरणाऱ्या रेक्टिफायर स्टेजसह सिंगल-फेज PET टोपोलॉजी प्रस्तावित केली आहे. दर्शविल्याप्रमाणे, एका हाय-व्होल्टेज डीसी बसनंतर इनपुट-सिरीज-आउटपुट-पॅरलल DABs जोडलेले असतात. ही टोपोलॉजी थ्री-फेज संरचनेत विस्तारित केली जाऊ शकते आणि उपकरणाच्या विथस्टँड व्होल्टेज पातळी आणि हाय-व्होल्टेज बाजूच्या व्होल्टेज पातळीनुसार व्होल्टेज पातळ्यांची संख्या बदलली जाऊ शकते. MMC टोपोलॉजीप्रमाणे, NPC टोपोलॉजी देखील आयसोलेशन स्टेजमध्ये लागू केली जाऊ शकते, ज्यामध्ये हाय-व्होल्टेज डीसी बसला जोडले जाते. आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मरजसे दाखवले आहे. एका साहित्यकृतीमध्ये, एलएलसी रेझोनंट कन्व्हर्टरच्या उच्च-व्होल्टेज बाजूला तीन-स्तरीय डायोड-क्लॅम्पड एनपीसी कन्व्हर्टरचा वापर केला गेला आणि १६६kW/२kV~४००V प्रोटोटाइपवर त्याची पडताळणी केली गेली. एका साहित्यकृतीमध्ये, तीन-फेज डीएबीला तीन-स्तरीय डायोड-क्लॅम्पड एनपीसी सर्किटचा वापर करून आदर्श डीएबी व्होल्टेज आणि करंट वैशिष्ट्ये प्राप्त केली गेली.

जेव्हा रेक्टिफायर स्टेज म्हणून NPC टोपोलॉजी वापरली जाते, तेव्हा तिला आयसोलेटेड डीसी बसेसची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे आयसोलेशन स्टेज ट्रान्सफॉर्मर्सची संख्या कमी होते. शिवाय, थ्री-फेज स्ट्रक्चर्समध्ये, बसवर डबल-लाइन-फ्रिक्वेन्सी व्होल्टेज रिपल नसतो. तथापि, क्लॅम्प्ड टोपोलॉजीला मोठ्या संख्येने क्लॅम्पिंग उपकरणांची आवश्यकता असल्यामुळे, लेव्हल्सची संख्या वाढल्याने क्लॅम्पिंग उपकरणांची संख्या वाढते, ज्यामुळे लेव्हल विस्तार करणे कठीण होते आणि रिडंडन्सी साध्य करणे अवघड होते. नियंत्रणाच्या बाबतीत, NPC कन्व्हर्टरच्या प्रत्येक बस कॅपॅसिटरमध्ये वाहणारे प्रवाह वेगवेगळे असतात, ज्यामुळे कॅपॅसिटर व्होल्टेजमध्ये असंतुलन निर्माण होते. तीन लेव्हल्सपेक्षा जास्त असलेल्या NPC टोपोलॉजीसाठी, कोणताही प्रभावी व्होल्टेज बॅलन्सिंग अल्गोरिदम उपलब्ध नाही. याव्यतिरिक्त, आर्म्सच्या आत आणि बाहेर असलेल्या स्विचेसच्या विसंगत ऑपरेटिंग वेळेमुळे असमान उष्णता निर्माण होते, जी केवळ संपूर्ण सर्किट टोपोलॉजी बदलूनच सोडवली जाऊ शकते.

लेव्हल विस्तारामुळे निर्माण होणाऱ्या असंख्य अडचणींमुळे, NPC टोपोलॉजी केवळ मध्यम/उच्च व्होल्टेज स्तरांवर डिव्हाइस सिरीज कनेक्शनद्वारे किंवा उच्च-व्होल्टेज SiC डिव्हाइसेसच्या वापराद्वारेच लागू केल्या जाऊ शकतात. तथापि, कमी व्होल्टेज स्तरांवर, सिंगल H-ब्रिज टोपोलॉजीच्या तुलनेत, थ्री-लेव्हल NPC मध्ये प्रत्येक स्विचिंग ट्रान्झिस्टरवरील व्होल्टेज सहनशक्ती आणि व्होल्टेज ताण निम्माच असतो, आणि ते अधिक व्होल्टेज लेव्हल्स आउटपुट करते, ज्यामुळे आउटपुट फिल्टरिंगची आवश्यकता कमी होते. PET च्या कमी-व्होल्टेज बाजूला इन्व्हर्टर स्टेज म्हणून याचे महत्त्वपूर्ण उपयोजन फायदे आहेत. उदाहरणार्थ, एका साहित्यात थ्री-फेज मोटर चालवण्यासाठी PET च्या इन्व्हर्टर स्टेज म्हणून थ्री-लेव्हल डायोड-क्लॅम्पड NPC चा वापर केला गेला, प्रायोगिक पडताळणी केली गेली आणि चांगली मोटर ड्राइव्ह कामगिरी व नॉइज कामगिरी साध्य केली गेली.