Συγκριση Μετατροπεων Ηλεκτρονικων Ισχυος Πολλαπλων Επιπεδων

Abstract

Η εργασία αυτή αφορά στην ανάλυση και την σύγκριση των τοπολογιών κάποιων DC-DC και DC-AC μετατροπέων πολλαπλών επιπέδων. Οι DC-DC μετατροπείς πολλαπλών επιπέδων, στους οποίους θα αναφερθούμε στην παρούσα εργασία, είναι ο DC-DC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με διόδους περιορισμού (Neutral Point Clamp Multilevel DC-DC Converter - NPMLC), ο DC-DC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με αιωρούμενους πυκνωτές (Flying Capacitor Multilevel DC-DC Converter - FCMLC), ο γενικευμένος DC-DC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων (Generalized Multilevel DC-DC Converter - GMLC), ο αμφίπλευρος DC-DC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων (Bidirectional Multilevel DC-DC Converter - BMLC), και ο DC-DC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με εν σειρά σύνδεση μετατροπέων (Cascaded Cell DC-DC Converter - CCC). Η σύγκριση των DC-DC μετατροπέων πολλαπλών επιπέδων γίνεται με βάση την τεχνική διαμόρφωσης εύρους παλμών (PWM) που χρησιμοποιήθηκε, τις απαιτήσεις του φίλτρου εξόδου, τον τύπο της μετατροπής (step-up / step-down, αμφίπλευρη), και τον αριθμό των διατάξεων ημιαγωγών ισχύος που απαιτούνται. Οι DC-AC μετατροπείς πολλαπλών επιπέδων, στους οποίους θα αναφερθούμε στην παρούσα εργασία, είναι ο DC-AC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με διόδους περιορισμού (Neutral Point Clamp Multilevel DC-AC Converter - NPCMLI ή Diode-Clamped Multilevel DC-AC Converter - DCMLI), ο DC-AC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με αιωρούμενους πυκνωτές (Flying Capacitor Multilevel DC-AC Converter - FCMLI) και ο DC-AC μετατροπέας πολλαπλών επιπέδων με εν σειρά σύνδεση μετατροπέων (Cascaded Cell Multilevel DC-AC Converter - CCMLI). Η σύγκριση των DC-AC μετατροπέων πολλαπλών επιπέδων γίνεται με βάση την ποιότητα της τάσης εξόδου (εξετάζεται ο συντελεστής ολικής αρμονικής παραμόρφωσης), την πολυπλοκότητα του κυκλώματος, την πολυπλοκότητα του ελέγχου, την μέγιστη τιμή της βασικής (χρήσιμης) αρμονικής συνιστώσας της κυματομορφής της τάσης εξόδου και το κόστος υλοποίησης. Επίσης, προκειμένου να ολοκληρωθεί η ανάλυση των τοπολογιών, παρατίθενται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μέσω Η/Υ.