Yfirlit yfir stærðfræði og stýringarforrit meðal- og háspennu rafeindaspenna II

2. Val á heildarbyggingu PET

PET-byggingar eru mjög mismunandi. Byggt á fjölda orkubreytingarþrepa er hægt að flokka þær í eins þrepa, tveggja þrepa og þriggja þrepa gerðir [7]. Tveggja þrepa mannvirki eru meðal annars með háspennu- og lágspennu jafnstraumsbussa, eins og sýnt er á mynd 1.

Í einþrepa PET-tækjum (mynd 1(a)) er miðlungs-/hátíðni Einangrunarspennir Tengir AC/AC breyti báðum megin. AC/AC breytirinn á aðalhliðinni breytir inntakslínutíðni AC spennu í hátíðni AC spennu, sem er tengd í gegnum spenni og síðan breytt aftur í línutíðni AC spennu af AC/AC breytinum á aukahliðinni. Eins stigs PET straumbreytar hafa færri umbreytingarstig og færri íhluti, mikla afköst og mikla aflþéttleika. Hins vegar gerir skortur á DC rútu þá óhentuga fyrir blönduð AC/DC raforkukerfi, og stjórnun á aflsrofstengingu er flókin.

Tveggja þrepa PET-rafhlöður eru með jafnstraumsbussa annað hvort á háspennu- eða lágspennuhliðinni. Uppbyggingin á annarri hlið einangrunarspennisins líkist eins þrepa PET-rafhlöðu, en hin hliðin tengist jafnstraumsbussanum í gegnum AC/DC eða DC/AC rásir (Mynd 1(c) og Mynd 1(d)). Með háspennu- eða lágspennu-jafnstraumstengingum geta tveggja þrepa PET-rafhlöður tengst miðlungs-/háspennu-jafnstraumsnetum á háspennuhliðinni eða við sólarorku-/geymslukerfi á lágspennuhliðinni. Hins vegar er virka aflið sem flutt er af breytum á báðum hliðum einangrunarspennisins mjög viðkvæmt fyrir leka-induktansbreytum spennisins. Að auki verður þéttinn í jafnstraumsbussanum fyrir miklum spennusveiflum á tvöfaldri línutíðni og straumsveiflur breytisins eru miklar [7], sem gerir stjórnun krefjandi.

Þriggja þrepa PET-rafhlöður (Mynd 1(b)) eru með jafnstraumsbrautir bæði á há- og lágspennuhliðinni. Inntakslínutíðni riðstraumur er leiðréttur á háspennu jafnstraumsbraut með riðstraum/jafnstraumsumbreytingu, mótaður í hátíðni ferningbylgjur, tengdur við lágspennuhliðina með meðal-/hátíðni spenni, leiðréttur á lágspennu jafnstraumsbraut og að lokum umsnúinn í línutíðni riðspennu með jafnstraum/jafnstraumsumbreytingu. Þriggja þrepa PET-rafhlöður geta tengst bæði há- og lágspennu jafnstraumskerfum. Stjórnun hvers umbreytingarstigs er tiltölulega sjálfstæð, sem auðveldar aftengingu og jöfnunarstýringu. Hins vegar leiða mörg umbreytingarstig til flóknustu uppbyggingarinnar. Vegna fjölþrepa hönnunarinnar er auðveldara að ná fram keðjutengingu á háspennuhliðinni og samsíðatengingu á lágspennuhliðinni, sem uppfyllir þarfir meðal-/háspennuforrita. Þannig eru þriggja þrepa brautir mest notaðar í rannsóknum og forritum á meðal-/háspennu PET.

Fyrir PET-tæki í meðal-/háspennuforritum hefur lágspennuhliðin lága spennu með lágmarks spennutakmörkunum á tækjum. Aftur á móti standa háspennuleiðréttingarstigið og millistig einangrunar frammi fyrir háum spennustigum, sem setur strangari kröfur til rafrásarbygginga og tækja. Núverandi rannsóknir beinast að tveimur áttum: ① Nýjar byggingabyggingar og stjórnaðferðir fyrir meðal-/háspennu PET-tæki byggðar á núverandi spennumat tækja; ② PET-byggingabyggingar og stýringar sem nota ný háspennutæki, svo sem 10kV SiC tæki [8, 9]. Hins vegar eru háspennu SiC tæki enn á rannsóknar- og þróunarstigi rannsóknarstofu og iðnaðartæki geta ekki enn uppfyllt spennukröfur. Þess vegna eru fjölþátta kaskaðatengdar eða einþátta fjölþrepa byggingabyggingar notaðar til að uppfylla kröfur um háar inntaksspennur. Dæmigerðar byggingabyggingar eru sýndar á mynd 2, greindar í kafla 3.