Multilevel Inverter - Typer og fordeler

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Inverter:

Inverteren er en elektrisk enhet som konverterer likestrøm (DC) til vekselstrøm (AC). Inverteren brukes til nødstrømforsyning i et hjem. Inverteren brukes i noen flysystemer for å konvertere en del av flyets likestrøm til vekselstrøm. Vekselstrømmen brukes hovedsakelig til elektriske enheter som lys, radar, radio, motor og andre enheter.

Multilevel Inverter:

Nå har dagens mange industrielle applikasjoner begynt å kreve høy effekt. Noen apparater i bransjene krever imidlertid middels eller lav effekt for at de skal kunne brukes. Bruk av høy strømkilde for alle industrielle belastninger kan være gunstig for noen motorer som krever høy effekt, mens det kan skade de andre belastningene. Noen mellomstore motorstasjoner og bruksområder krever middels spenning. Multinivåomformeren har blitt introdusert siden 1975 som et alternativ i situasjoner med høy effekt og middels spenning. Multilevel inverter er som en inverter, og den brukes til industrielle applikasjoner som et alternativ i situasjoner med høy effekt og middels spenning.




Multilevel inverter

Multilevel inverter

Generell DC-AC inverterkrets

Behovet for flernivåomformeren er å gi høy utgangseffekt fra middels spenningskilde. Kilder som batterier, superkondensatorer og solcellepanelet er mellomstore kilder. Multinivåomformeren består av flere brytere. I flernivåomformeren er arrangementets bryteres vinkler veldig viktige.



Typer av flernivåomformere:

Multilevelomformere er tre typer.

  • Diode fastspent flernivåomformer
  • Flygende kondensatorer multilevel inverter
  • Cascaded H- bridge inverter med flere nivåer

Diode klemmet omformer med flere nivåer:

Hovedkonseptet med denne omformeren er å bruke dioder og gir flere spenningsnivåer gjennom de forskjellige fasene til kondensatorbankene som er i serie. En diode overfører en begrenset mengde spenning, og reduserer dermed belastningen på andre elektriske enheter. Maksimal utgangsspenning er halvparten av inngangsspenningen. Det er den viktigste ulempen med den diode-klemmede flernivåomformeren. Dette problemet kan løses ved å øke bryterne, dioder, kondensatorer. På grunn av problemer med balansering av kondensatoren, er disse begrenset til de tre nivåene. Denne typen omformere gir høy effektivitet på grunn av den grunnleggende frekvensen som brukes for alle koblingsenhetene, og det er en enkel metode for kraftoverføringssystemer.


Eks: 5-nivå diode klemt multilevel inverter, 9- nivå diode klemt multilevel inverter.

  • Den 5-trinns diode klemmede flernivåomformeren bruker brytere, dioder en enkelt kondensator brukes, så utgangsspenningen er halvparten av inngangsstrømmen.
  • 9- nivå diode klemt multilevel inverter bruker brytere, dioder kondensatorer er to ganger mer enn 5-nivå diode klemmede omformere. Så utgangen er mer enn inngangen.
5-nivå diode fastspent flernivåomformer

5-nivå diode fastspent flernivåomformer

Anvendelser av Diode Clamped Multilevel Inverter:

  • Statisk var kompensasjon
  • Motordrifter med variabel hastighet
  • Høyspenningssystemets sammenkoblinger
  • Høyspennings DC- og AC-overføringslinjer

Flygende kondensatorer flernivåomformer:

Hovedkonseptet med denne omformeren er å bruke kondensatorer. Det er en seriekobling av kondensatorfastspente koblingsceller. Kondensatorene overfører den begrensede mengden spenning til elektriske enheter. I denne omformeren er byttetilstandene som i den diode fastspente omformeren. Klemmedioder er ikke påkrevd i denne typen omformere med flere nivåer. Utgangen er halvparten av inngangsspenningen. Det er en ulempe med multilevel inverter for flygende kondensatorer. Den har også koblingsredundansen i fasen for å balansere flygende kondensatorer. Den kan kontrollere både den aktive og den reaktive strømmen. Men på grunn av høyfrekvente bytter vil byttetap finne sted.

EX: 5-nivå flygende kondensatorer multilevel inverter, 9-nivå flying kondensatorer multilevel inverter.

  • Denne omformeren er den samme som den diode fastspente fleromformeren
  • I denne omformeren brukes bare brytere og kondensatorer.
5-nivå flygende kondensatorer flernivåomformer

5-nivå flygende kondensatorer flernivåomformer

Anvendelser av flygende kondensatorer multilevel inverter

  • Induksjonsmotorstyring ved bruk av DTC (Direct Torque Control) krets
  • Statisk var generasjon
  • Både AC-DC og DC-AC konverteringsapplikasjoner
  • Omformere med harmonisk forvrengningsevne
  • Sinusformede strøm likerettere

Cascaded H-Bridge multilevel inverter:

Den kaskade H-bruden inverter med flere nivåer er å bruke kondensatorer og brytere og krever mindre antall komponenter på hvert nivå. Denne topologien består av en serie kraftomdannelsesceller, og kraften kan enkelt skaleres. Kombinasjonen av kondensatorer og bryterpar kalles en H-bro og gir den separate inngangs DC-spenningen for hver H-bro. Den består av H-broceller, og hver celle kan gi de tre forskjellige spenningene som null, positiv DC og negativ DC-spenning. En av fordelene med denne typen multi-level inverter er at den trenger færre antall komponenter sammenlignet med diode-klemmede og flygende kondensatoromformere. Pris og vekt på omformeren er mindre enn de to omformerne. Myk veksling er mulig med noen av de nye byttemetodene.

Kaskadeomformere på flere nivåer brukes til å eliminere den store transformatoren som kreves i tilfelle konvensjonelle flerfase-omformere, klemmedioder som kreves i tilfelle diode-klemmede omformere og flygende kondensatorer som kreves i tilfelle flygende kondensatoromformere. Men disse krever et stort antall isolerte spenninger for å forsyne hver celle.

Eks: 5- H-bro multilevel inverter, 9- H-bridge klemt multilevel inverter.

  • Denne omformeren er også den samme som den diode fastspente fleromformeren.
5- H-Bridge multilevel inverter

5- H-Bridge multilevel inverter

Anvendelser av Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter

  • Motordrifter
  • Aktive filtre
  • Elektriske kjøretøy kjører
  • DC-strømkildeutnyttelse
  • Effektfaktorkompensatorer
  • Rygg mot rygg frekvenssystemer
  • Grensesnitt med fornybare energiressurser.

Fordeler med flernivåomformer:

Multilevel-omformeren har flere fordeler, det vil si:

1. Vanlig modus spenning:

Multilevelomformerne produserer vanlig modus-spenning, reduserer belastningen på motoren og skader ikke motoren.

2. Inngangsstrøm:

Multilevel-omformere kan trekke inngangsstrøm med lav forvrengning

3. Byttefrekvens:

Multilevel-inverteren kan fungere med både grunnleggende koblingsfrekvenser som er høyere bryterfrekvens og lavere bryterfrekvens. Det skal bemerkes at den lavere koblingsfrekvensen betyr lavere koblingstap og høyere effektivitet oppnås.

4. Redusert harmonisk forvrengning:

Selektiv harmonisk elimineringsteknikk sammen med flernivå topologi resulterer i at den totale harmoniske forvrengningen blir lav i utgangsbølgeformen uten å bruke noen filterkrets.

Fotokreditt: