التحكم المتداخل لموازنة الفولتية في وحدات MMC

اقرأ في هذا المقال


في المحول الهجين متعدد المستويات (MMC)، يكون توازن الجهد المكثف بين الوحدات الفرعية للجسر الكامل (FBSMs) والوحدات الفرعية.

ضرورة التحكم المتداخل لموازنة الفولتية في وحدات MMC

في الوقت الحاضر، يعد المحول المعياري متعدد المستويات (MMC) حلاً بارزاً لأنظمة “نقل التيار المباشر” عالي الجهد (HVDC) ولتطبيقات محرك الجهد المتوسط، بحيث تتمثل الفوائد الرئيسية لـ (MMC) في نمطيتها وقابليتها للتوسع للوصول إلى متطلبات الجهد العالي والكفاءة العالية والتشوه التوافقي المنخفض والتشغيل غير المحول، وبالإضافة الى وانخفاض (dv / dt) في كل مفتاح.

كما تتكون (MMCs) من عدة كتل بناء تسمى وحدات فرعية (SM)، بحيث تم اقتراح العديد من (SMs) لملء (MMCs)، مثل الوحدة الفرعية نصف الجسر (HBSM) والوحدة الفرعية للجسر الكامل (FBSM) والوحدة الفرعية المثبتة (NPC) ذات النقطة المحايدة، ومع ذلك؛ فإن معظم تطبيقات (MMC) تستخدم (HBSM) لتقليل فقد طاقة أشباه الموصلات.

وفي تطبيقات (HVDC)؛ يتمثل العيب الرئيسي في (MMC) المستند إلى (HBSM) في أنه لا يمكنه التحكم في التيارات الخاطئة بسبب دوائر القصر، وبالتالي بالنسبة لخطأ من قطب إلى قطب؛ فإنه يمكن أن تتلف الصمامات الثنائية العجلة الحرة لكل (HBSM)، كما أن أحد الحلول الممكنة.

ولمنع دوائر قصر التيار المستمر هو إضافة قواطع التيار المستمر أو تغيير نوع الخلية، على سبيل المثال إلى (FBSMs). عيب آخر لحل (MMC) المستند إلى (HBSM) هو أنه لا يمكن أن يعمل بجهد منفذ (DC) منخفض، أثناء الظروف الجوية السيئة؛ فإنه من الشائع تقليل جهد “منفذ التيار المستمر” لتقليل خطر حدوث دوائر قصيرة من القطب إلى القطب.

بالنسبة لتطبيقات القيادة التي تعتمد على (MMC)؛ يمكن أن تحدث تذبذبات جهد منخفضة التردد في الوحدات الفرعية بسرعة ميكانيكية منخفضة، بحيث تضمنت معظم الحلول المقترحة حقن التيارات المتداولة عالية التردد والجهد العادي، ومع ذلك يمكن أن تؤدي التيارات المتداولة إلى زيادة حجم المكونات ويمكن للجهد ذي النمط المشترك عالي التردد أن يقلل من عمر محامل الآلة.

المصدر: J. A. Ansari, C. Liu and S. A. Khan, "MMC based MTDC grids: A detailed review on issues and challenges for operation control and protection schemes", IEEE Access, vol. 8, pp. 168154-168165, 2020.C. Zhao, Y. Li, Z. Li, P. Wang, X. Ma and Y. Luo, "Optimized design of full-bridge modular multilevel converter with low energy storage requirements for HVdc transmission system", IEEE Trans. Power Electron., vol. 33, no. 1, pp. 97-109, Jan. 2018.J. Pan, Z. Ke, M. Al Sabbagh, H. Li, K. A. Potty, W. Perdikakis, et al., "7-kV 1-MVA SiC-based modular multilevel converter prototype for medium-voltage electric machine drives", IEEE Trans. Power Electron., vol. 35, no. 10, pp. 10137-10149, Oct. 2020.M. Espinoza-B, R. Cardenas, J. Clare, D. Soto-Sanchez, M. Diaz, E. Espina, et al., "An integrated converter and machine control system for MMC-based high-power drives", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 66, no. 3, pp. 2343-2354, Mar. 2019.


شارك المقالة: