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Un novedoso diseño de topología de convertidor modular multinivel con módulos de alta y baja frecuencia y su estrategia de modulación

Autores: Huang, Zejun; Bai, Hao; Xu, Min; Hou, Yuchao; Yao, Ruotian; Liu, Yipeng; Guo, Qi; Tu, Chunming

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un novedoso diseño de topología de convertidor modular multinivel con módulos de alta y baja frecuencia y su estrategia de modulación


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Resolución
Rendimiento de salida
Reducción de costos
Mejora de la eficiencia
Convertidor modular multinivel
Modulación híbrida

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 48

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para resolver el problema de la dificultad en equilibrar de manera efectiva la mejora del rendimiento de salida, la reducción de costos y la mejora de la eficiencia de un convertidor modular multinivel (MMC) de voltaje medio, se propone en este estudio una nueva topología de MMC (NMMC) basada en modulación híbrida de alta y baja frecuencia. Cada brazo del NMMC contiene un submódulo de alta frecuencia compuesto por un módulo de interconexión cruzada heterogéneo (HCCM) y N - 1 submódulos de baja frecuencia compuestos por convertidores de semipuente. El brazo del puente de alta frecuencia del HCCM en este estudio adopta dispositivos SiC MOSFET, mientras que el brazo del puente de conmutación y el submódulo de baja frecuencia del HCCM adoptan dispositivos Si IGBT. Para la topología NMMC, este estudio adopta una estrategia de modulación híbrida de alta/baja frecuencia, que aprovecha al máximo las ventajas de la baja pérdida de conmutación en dispositivos SiC MOSFET y la baja pérdida de estado activo en dispositivos Si IGBT. Además, se propone una estrategia específica de equilibrio de voltaje de capacitor para el HCCM, y se analiza detalladamente el estado de funcionamiento del HCCM. Además, la viabilidad y efectividad de la topología, estrategia de modulación y estrategia de equilibrio de voltaje propuestas se verifican mediante experimentos. Finalmente, la topología propuesta se compara con la topología de MMC existente en términos de costo de dispositivo y pérdida de operación, lo que demuestra que la topología propuesta puede equilibrar mejor los indicadores de costo y eficiencia del dispositivo.

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