Görüntüleme
6
İndirme
1
Modüler çok seviyeli dönüştürücüler (MÇD), modüler yapısı, yüksek verimliliği ve kaliteli çıkış dalga formu sayesinde orta ve yüksek güçlü endüstriyel uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadırlar. MÇD’ler literatürde yer alan çeşitli darbe genişlik modülasyon teknikleriyle kontrol edilebilmektedirler. Düşük harmonik değerlerde sonuç vermesi ve kolay kontrol imkânı sunması sayesinde en yakın seviye modülasyon (ESM) yöntemi MÇD uygulamalarında tercih edilmektedir. ESM yöntemi için örnekleme frekans değerinin seçimi, MÇD çıkış performans parametreleri açısından önem arz etmektedir. Bununla birlikte, MÇD alt modüllerinde yer alan kapasitör gerilimlerinin referans değerde kalması için kullanılan modülasyon tekniğine uygun olarak gerilim dengeleme algoritmasına da ihtiyaç duyulmaktadır. Bu makalede, ESM yöntemi tabanlı genelleştirilen bir kapasitör gerilim dengeleme algoritması önerilerek, MÇD’nin çıkış parametreleri üzerindeki örnekleme frekansı etkisi analiz edilmiştir. Önerilen algoritma, farklı sayıda alt modül kullanımına göre genelleştirilerek tüm olası alt modül durumlarına uyarlanabilmektedir. Önerilen algoritma sayesinde, kapasitör gerilim dengeleme akış işlemi hızlanmakta, nispeten karmaşık bir algoritmadan ve daha fazla işlemci alanı gereksiniminden tasarruf edilmektedir. Birim zamanda daha fazla sayıda işlem yapılmasıyla ve tüm alt modüllerin olabildiğince eşit oranda kullanımıyla MÇD performansına da olumlu katkı sağlanmaktadır. Ek olarak, alt modül sayısının fazla olduğu MÇD uygulamalarında da önerilen algoritma işlem hızını önemli ölçüde düşürecektir. Bu çalışmada; üç-faz, 7-seviyeli, yarım-köprü alt modül tabanlı MÇD tasarlanmıştır. Önerilen kapasitör gerilim dengeleme algoritması, MÇD’nin üst ve alt kollarına ayrı ayrı uygulanmış ve kol gerilimleri kontrol edilmiştir. Ayrıca, MÇD için çıkış gerilim ve akım dalga formlarının toplam harmonik bozulma ve temel frekans bileşen büyüklük değerinin yanı sıra alt modül kapasitör gerilimlerinin denge kalitesi üzerindeki örnekleme frekansı etkisi ele alınmıştır. Önerilen algoritma kullanılarak farklı durum çalışmaları altında tasarlanan MÇD modelinin performans değerlendirmesi sunulmuştur. ESM yöntemi için gerekli minimum örnekleme frekansının altında ve üzerinde seçilen 0.5, 5 ve 20 kHz değerlerinde MÇD’nin tüm çıkış parametrelerinin ve kapasitör gerilimlerinin değişimleri incelenmiştir. Buna bağlı olarak, tüm parametreler açısından en uygun örnekleme frekans aralığı tespit edilmiştir. Önerilen kapasitör gerilim dengeleme algoritmasının geçerliliği ve uygulanabilirliği farklı durum çalışmaları yardımıyla simülasyon ortamında test edilmiş ve doğrulanmıştır.
Modular multi-level converters (MCDs), thanks to their modular structure, high efficiency and high quality output wave form, are often used in medium and high-power industrial applications. MCDs can be controlled by the various impact width modulation techniques found in literature. Due to its low-harmonic values and facility of control, the nearest level modulation (ESM) method is preferred in MCD applications. The selection of the sample frequency value for the ESM method is of importance in terms of the output performance parameters. However, a voltage balance algorithm is also required in accordance with the modulation technique used to keep the capacitor voltage in the MCD submodules in reference value. In this article, a generalized capacitor voltage balance algorithm based on the ESM method was recommended, analyzing the sample frequency effect of the MCD on the output parameters. The recommended algorithm can be generalized according to the use of a different number of submodules and adapted to all possible submodule conditions. Thanks to the suggested algorithm, the capacitor voltage balance flow process is accelerated, saving from a relatively complex algorithm and the need for more processor space. With more transactions in the unit time and the use of all submodules as equally as possible, it is also a positive contribution to the performance of the MCD. In addition, the recommended algorithm will significantly decrease the processing speed in MCD applications, where the number of submodules is too high. In this study; three-phase, seven-layer, half-bridge undermodule-based MCD is designed. The recommended capacitor voltage balance algorithm is applied separately to the upper and lower arms of the MCD and the arms voltage is controlled. In addition, the output voltage and flow wave forms for MCD have been addressed as well as the overall harmonic deformation and the size value of the basic frequency component as well as the sample frequency impact on the balance quality of the submodule capacitor voltage. The recommended algorithm is used for the performance assessment of the MCD model designed under different state studies. Under and above the minimum sampling frequency required for the ESM method, at the selected values of 0.5, 5 and 20 kHz, the changes in all output parameters and capacitor tensions of the MCD have been studied. Accordingly, the most appropriate sample frequency range for all parameters has been identified. The validity and applicability of the recommended capacitor voltage balance algorithm has been tested and verified in the simulation environment with the help of different state studies.
Alan : Mimarlık, Planlama ve Tasarım; Mühendislik
Dergi Türü : Uluslararası
Makale Detay 
Benzer Makaleler
PDF Görüntüle
Dergi Bilgisi
Eseri Dinleyin
Alıntı Yap
Bu Sayfayı Yazdırın
Paylaş
Mendeley
