재생 에너지 시스템의 그리드 통합을 위한 고주파 AC 링크 단일 단계 비대칭 다단계 변환기

재생 에너지 시스템을 그리드에 통합하기 위해 다양한 전력 전자 변환기 토폴로지가 연구되었습니다. 고주파 링크를 가진 계단식 다단계 변환기는 이러한 응용 프로그램에 적합한 후보로 등장했습니다. 전기 절연은 링크에 연결된 소형 고주파 변압기를 사용하여 제공할 수 있어 부피가 큰 선주파 변압기를 피할 수 있습니다. 계단식 모듈의 사용은 전체 고조파 왜곡이 낮은 다단계 전압 생성을 가능하게 하지만 전체 시스템 크기를 증가시킵니다. 본 논문에서는 그리드 통합을 위한 15단 고주파 AC 링크 단일 단계 비대칭 다단계 변환기를 제안합니다. 단일 단계 변환 접근 방식은 DC 링크 커패시터를 제거하여 면적을 줄입니다. 비대칭 모듈 전압은 각 2차의 권선 수가 다르게 구성된 다중 권선 변압기로 생성됩니다. 이를 통해 각 상에서 세 개의 모듈만을 사용하여 15개의 출력 전압 수준을 생성할 수 있습니다. 다단계 출력 전압 생성을 위한 변조 전략이 제안됩니다. 스위치 비이상성이 출력 전압에 미치는 영향을 분석하고 전압 프로파일을 개선하기 위한 두 가지 보상 기법이 개발됩니다. 제안된 변환기를 위해 다중 권선 고주파 변압기가 설계되고 특성화됩니다. 제시된 개념은 시뮬레이션을 통해 검증되었으며, 3상 15단 변환기 프로토타입에서 실험적으로 추가 검증됩니다.