Egwyddor Weithredol Is-fodiwl Trawsnewidydd Cyflwr Solet Modiwlaidd

Mae trawsnewidydd cyflwr solet (SST), a elwir hefyd yn drawsnewidydd pŵer electronig, yn wahanol i drawsnewidwyr amledd llinell confensiynol sy'n gweithredu ar feysydd magnetig 50 Hz. Mae'n ddyfais trosi pŵer y gellir ei rheoli sy'n cynnwys trawsnewidwyr electronig pŵer a thrawsnewidwyr amledd uchel. Dim ond yn oddefol y mae trawsnewidyddion amledd llinell confensiynol yn trawsnewid foltedd yn ôl cymhareb troi. Yn ogystal ag ynysu galfanig a throsi foltedd, mae SSTs yn darparu galluoedd a reolir yn ddigidol gan gynnwys llif pŵer deugyfeiriadol, rheoleiddio foltedd, ataliad harmonig ac iawndal pŵer adweithiol, gan wasanaethu fel llwybryddion pŵer mewn gridiau clyfar.

Gosod Bwrdd

https://training-dev.ti.com/tool/TIDA-011012#tech-docs

Is-fodiwl Pensaernïaeth Gyffredinol

Mae pob is-fodiwl yn cynnwys dwy brif adran caledwedd: uned drawsnewid foltedd uchel AC-DC ac uned DC-DC amledd uchel ynysig DAB. Ar gyfer cymwysiadau grid foltedd canolig fel systemau 10 kV, mae is-fodiwlau lluosog wedi'u cysylltu mewn cyfres yn euTerfynellau ochr ACi rannu cyfanswm y foltedd grid. Mae pob is-fodiwl yn berchen ar gyswllt DC canolraddol annibynnol, sydd wedi'i ynysu'n galfanaidd oddi wrth eraill heb unrhyw bentyrru DC-foltedd. Mae holl allbynnau DC foltedd isel trawsnewidyddion DAB wedi'u cysylltu'n gyfochrog i ffurfio bws DC foltedd isel unedig.

Diagram bloc

https://training-dev.ti.com/tool/TIDA-011012#tech-docs

Cam 1: Trosi pont H-AC-DC Deugyfeiriadol

Mae'r bont H un cam ochr mewnbwn yn cynnwys pedwar switsh pŵer SiC, anwythyddion hwb a chynwysorau cyswllt DC, gan weithredu topoleg Boost-PFC deugyfeiriadol sy'n gweithredu ar amlder newid lefel cilohertz. Mae'n cefnogi cywiro a gwrthdroad cysylltiedig â grid.

Yn y modd unioni, mae'r is-fodiwl yn derbyn foltedd AC amledd grid wedi'i rannu. Mae newid PWM cyflym o switshis pont H yn cydweithredu ag anwythyddion hwb i storio a rhyddhau egni maes magnetig, gan drosi AC amledd grid yn foltedd cyswllt DC canolraddol sefydlog. Mae'r cam hwn hefyd yn gwireddu cywiro ffactor pŵer, gan sicrhau ataliad cerrynt a harmonig ochr y grid sinwsoidaidd. Dylid nodi bod yn rhaid i'r foltedd cyswllt DC fod yn fwy na gwerth brig foltedd mewnbwn AC i fodloni amodau gweithredu hwb.

Yn ystod gweithrediad pŵer gwrthdroi, mae'r bont H yn gweithio fel gwrthdröydd. Mae'n trosi ynni sy'n cael ei storio ar y cyswllt DC canolraddol yn ôl i AC amledd grid wedi'i chwistrellu i'r grid cyfleustodau. Mae allbwn pŵer adweithiol hefyd yn gyraeddadwy ar gyfer rheoleiddio ansawdd pŵer grid.

Trosi AC-DC

Cam 2: Trawsnewid DC-DC Amlder Uchel-Amlder Uchel-Ynysol DC-DC DAB

Fel craidd ynysu yr is-fodiwl, mae'r DAB yn cynnwys pont lawn ochr gynradd, trawsnewidydd amledd uchel a phont lawn ochr eilaidd. Mae'n gweithredu mewn cannoedd o gilohertz gyda gallu pŵer deugyfeiriadol brodorol.

Gwrthdroad pont lawn ochr gynradd: Gan dynnu egni o'r cyswllt DC canolraddol H-bont flaenorol, mae SiC yn torri foltedd DC yn donnau sgwâr AC amledd uchel y mae eu hosgled yn hafal i'r foltedd cyswllt DC, gan fwydo prif weindio'r trawsnewidydd amledd uchel. Ni all trawsnewidyddion dargludo cerrynt DC; dim ond foltedd ton sgwâr bob yn ail sy'n sefydlu meysydd magnetig eiledol y tu mewn i'r craidd ar gyfer trosglwyddo egni. Mae gweithrediad amledd uchel yn galluogi creiddiau trawsnewidyddion llai ac yn caniatáu newid foltedd sero (ZVS) i leihau colledion newid.

Trawsnewidydd amledd uchel ar gyfer trawsnewid foltedd ac ynysu galfanig: Wedi'i fwydo gan donnau sgwâr amledd uchel, mae'r trawsnewidydd yn newid osgled foltedd yn ôl ei gymhareb troeon troellog ac yn darparu arwahanrwydd galfanig llwyr rhwng parthau cynradd foltedd uchel ac eilaidd foltedd isel.Mae cymhareb trosi foltedd yn cael ei phennu gan gymhareb troi trawsnewidyddion yn hytrach na rheolaeth newid cam. Mae anwythiad gollyngiadau cynhenid ​​​​y newidydd yn cael ei ddefnyddio fel anwythydd trosglwyddo pŵer cyfres ar gyfer y DAB.

Cywiro gweithredol pont lawn ochr eilaidd: Mae'r bont lawn ochr eilaidd yn prosesu foltedd ton sgwâr amledd uchel a ddarperir gan y trawsnewidydd. Yn wahanol i gywiriad deuod goddefol, mae'r bont lawn weithredol yn rheoli amserau newid SiC yn union. P'un a yw'r don sgwâr mewn hanner cylch positif neu negyddol, mae egni AC eiledol yn cael ei drawsnewid yn gerrynt gwefru ar gyfer cynwysorau allbwn. Mae cynwysyddion allbwn yn hidlo crychdonnau amledd uchel ac yn cynhyrchu allbwn DC foltedd isel llyfn.

Ar gyfer llif pŵer gwrthdroi, mae'r bont lawn ochr uwchradd yn gweithredu fel gwrthdröydd, gan dorri DC foltedd isel yn ôl yn donnau sgwâr amledd uchel a anfonir at y trawsnewidydd eilaidd. Mae egni'n cael ei hybu gan y newidydd, yna'n cael ei ail-greu yn foltedd DC canolraddol gan y bont lawn ochr gynradd.

Mae'r DAB yn mabwysiadu rheolaeth sifft un cam (SPS). Mae pontydd llawn ochr cynradd ac uwchradd yn cynhyrchu tonffurfiau tonfedd sgwâr 50 % cymhareb dyletswydd. Mae'r rheolydd yn addasu'r gwahaniaeth cam-ongl rhwng y ddwy set o donffurfiau. Mae maint shifft cam yn rheoli maint pŵer a drosglwyddir, ac mae polaredd newid cam yn pennu cyfeiriad llif pŵer.Dim ond pŵer y mae shifft cam yn ei reoleiddio, ni all gyflawni addasiad foltedd-allbwn cyflwr cyson eang. Bydd gorfodi foltedd allbwn ymhell i ffwrdd o'r pwynt gweithredu enwol cymhareb tro yn colli amodau ZVS, yn cyflwyno cerrynt sy'n cylchredeg yn drwm ac yn achosi gorboethi dyfais difrifol. I newid y foltedd allbwn graddedig, rhaid ailgynllunio cymhareb tro'r trawsnewidydd amledd uchel.

DAB

Graddio System a Chyfyngiadau Peirianyddol

Mewn cymwysiadau pŵer uchel foltedd canolig, mae foltedd a graddio pŵer yn cael eu gwireddu gan is-fodiwlau lluosog gyda mewnbynnau AC sy'n gysylltiedig â chyfres ac allbynnau DC cysylltiedig â chyfochrog. Mae'r foltedd bws foltedd isel cyffredin o is-fodiwlau cyfochrog yn cael ei gloi gan gymhareb tro trawsnewidyddion DAB. Pan fydd foltedd allbwn targed yn gwyro oddi wrth y foltedd allbwn DAB cynhenid, mae dau ateb ymarferol yn bodoli:

Cadw caledwedd gwreiddiol ac ychwanegu trawsnewidydd DC-DC nad yw'n ynysig ar gyfer cam-lawr ar ôl y rheoliad;

Ailgynllunio'r newidydd amledd uchel, ail-wirio straen cydrannau ac aildiwnio algorithmau rheoli ar gyfer addasu DAB dwfn.

Pam Mae SST yn Cyflawni Maint Compact

Mae trawsnewidyddion dosbarthu confensiynol yn gweithio ar amledd llinell 50 Hz ac mae angen ardal drawstoriadol craidd magnetig mawr i ddarparu pŵer graddedig. Yn ôl egwyddorion electromagnetig:ar gyfer sgôr pŵer penodol, mae amlder gweithredu uwch yn lleihau'r cyfaint craidd a'r pwysau gofynnol.

Yn lle gyrru'r newidydd ynysu yn uniongyrchol gyda foltedd prif gyflenwad 50 Hz, mae electroneg pŵer SST yn trosi pŵer amledd grid yn foltedd tonnau sgwâr amledd uchel cannoedd-kHz sy'n bwydo'r trawsnewidydd ynysu amledd uchel. O'i gymharu ag amledd llinell, mae'r amledd gweithredu yn cynyddu filoedd o weithiau, felly gellir lleihau cyfaint a phwysau cydrannau magnetig amledd uchel fwy na deg gwaith.

N {= k * 10^5 * U / ( f * Ae * Bmax )

k - Cymhareb uchafswm ar-amser i newid, fel arfer k=0.4;

U - Foltedd mewnbwn dirwyn i ben cynradd (V), tua hafal i foltedd mewnbwn DC;

f - Amledd gweithredu'r newidydd (kHz);

Ae - Arwynebedd trawstoriad effeithiol y craidd magnetig (cm²);

Bmax - Siglen uchaf a ganiateir o ddwysedd fflwcs magnetig (G).

Anfanteision Cynhenid

Mae dyfeisiau lled-ddargludyddion maint mawr yn dod â chymhlethdod caledwedd uchel a chost uwch o gymharu â thrawsnewidwyr confensiynol. Mae newid amledd uchel yn cynhyrchu ymyrraeth electromagnetig (EMI), gan osod gofynion llym ar gynllun PCB, dyluniad cydran magnetig a rheolaeth thermol. Felly ni fydd SST yn disodli trawsnewidyddion amledd llinell yn llawn, ac fe'i cymhwysir yn bennaf mewn senarios system pŵer newydd sy'n gofyn am ôl troed cryno, llif pŵer deugyfeiriadol, rhyngwynebau DC a rheolaeth weithredol ar ansawdd pŵer.