मध्यम-उच्च वोल्टेज पावर इलेक्ट्रॉनिक ट्रांसफार्मर की टोपोलॉजी और नियंत्रण अनुप्रयोगों पर समीक्षा III

3.3 क्लैम्प्ड मल्टीलेवल टोपोलॉजी

न्यूट्रल पॉइंट क्लैम्प्ड (एनपीसी) मल्टीलेवल टोपोलॉजी को दर्शाया गया है। डायोड-क्लैम्प्ड एनपीसी टोपोलॉजी के अलावा, एनपीसी टोपोलॉजी में फ्लाइंग कैपेसिटर प्रकार और हाइब्रिड क्लैम्प्ड प्रकार भी शामिल हैं। हालांकि, कैपेसिटर के बड़े आकार के कारण, एनपीसी टोपोलॉजी में क्लैम्पिंग के लिए अभी भी ज्यादातर पैसिव या एक्टिव स्विचिंग डिवाइस का उपयोग किया जाता है। डायोड-क्लैम्प्ड मल्टीलेवल टोपोलॉजी का उदाहरण लेते हुए, एक थ्री-फेज रेक्टिफायर स्टेज टोपोलॉजी में, प्रत्येक फेज लेग में कैस्केडेड स्विचिंग ट्रांजिस्टर और क्लैम्पिंग डायोड होते हैं, जो एक सिंगल हाई-वोल्टेज डीसी बस से समानांतर क्रम में जुड़े होते हैं। साहित्य में एक फोर-लेवल डायोड-क्लैम्प्ड सर्किट का उपयोग करके रेक्टिफायर स्टेज के साथ सिंगल-फेज पीईटी टोपोलॉजी का प्रस्ताव दिया गया है। एक सिंगल हाई-वोल्टेज डीसी बस के बाद इनपुट-सीरीज-आउटपुट-पैरेलल डीएबी होते हैं, जैसा कि दिखाया गया है। इस टोपोलॉजी को थ्री-फेज संरचना में विस्तारित किया जा सकता है, और वोल्टेज स्तरों की संख्या को डिवाइस विदस्टैंड वोल्टेज स्तरों और हाई-वोल्टेज साइड वोल्टेज स्तर के आधार पर बदला जा सकता है। एमएमसी टोपोलॉजी की तरह, एनपीसी टोपोलॉजी को भी आइसोलेशन स्टेज में लागू किया जा सकता है, जो हाई-वोल्टेज डीसी बस को इससे जोड़ता है। अलग ट्रांसफॉर्मरजैसा कि दिखाया गया है। साहित्य में एलएलसी अनुनादी कनवर्टर के उच्च-वोल्टेज पक्ष पर तीन-स्तरीय डायोड-क्लैम्प्ड एनपीसी कनवर्टर का प्रयोग किया गया है, और इसे 166 किलोवाट/2 केवी~400 वोल्ट के प्रोटोटाइप पर सत्यापित किया गया है। साहित्य में तीन-स्तरीय डायोड-क्लैम्प्ड एनपीसी सर्किट को तीन-चरण डीएबी पर लागू किया गया है, जिससे आदर्श डीएबी वोल्टेज और वर्तमान विशेषताएँ प्राप्त हुई हैं।

जब एनपीसी टोपोलॉजी को रेक्टिफायर स्टेज के रूप में उपयोग किया जाता है, तो इसमें आइसोलेटेड डीसी बसों की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे आइसोलेशन स्टेज ट्रांसफॉर्मर की संख्या कम हो जाती है। इसके अलावा, तीन-फेज संरचनाओं में, बस पर डबल-लाइन-फ्रीक्वेंसी वोल्टेज रिपल नहीं होता है। हालांकि, क्लैम्प्ड टोपोलॉजी में बड़ी संख्या में क्लैम्पिंग डिवाइस की आवश्यकता होती है, इसलिए लेवल की संख्या बढ़ने के साथ क्लैम्पिंग डिवाइस की संख्या भी बढ़ जाती है, जिससे लेवल एक्सपेंशन मुश्किल हो जाता है और रिडंडेंसी प्राप्त करना कठिन हो जाता है। नियंत्रण के संदर्भ में, एनपीसी कनवर्टर के प्रत्येक बस कैपेसिटर में प्रवाहित होने वाली धाराएं अलग-अलग होती हैं, जिससे कैपेसिटर वोल्टेज असंतुलन होता है। तीन से अधिक लेवल वाली एनपीसी टोपोलॉजी के लिए, कोई प्रभावी वोल्टेज बैलेंसिंग एल्गोरिदम उपलब्ध नहीं है। इसके अतिरिक्त, आर्म्स के अंदर और बाहर स्विच के असंगत ऑपरेटिंग समय के कारण असमान हीटिंग होती है, जिसे केवल समग्र सर्किट टोपोलॉजी को बदलकर ही हल किया जा सकता है।

वोल्टेज स्तर विस्तार के कारण उत्पन्न होने वाली कई कठिनाइयों का अर्थ है कि एनपीसी टोपोलॉजी को केवल मध्यम/उच्च वोल्टेज स्तरों पर ही लागू किया जा सकता है, वह भी डिवाइस श्रृंखला कनेक्शन या उच्च-वोल्टेज SiC उपकरणों के उपयोग के माध्यम से। हालांकि, कम वोल्टेज स्तरों पर, एकल एच-ब्रिज टोपोलॉजी की तुलना में, तीन-स्तरीय एनपीसी में प्रत्येक स्विचिंग ट्रांजिस्टर पर वोल्टेज सहनशीलता और वोल्टेज तनाव आधा ही होता है, जबकि यह अधिक वोल्टेज स्तर आउटपुट करता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट फ़िल्टरिंग की आवश्यकता कम हो जाती है। पीईटी के निम्न-वोल्टेज पक्ष पर इन्वर्टर चरण के रूप में इसके महत्वपूर्ण अनुप्रयोग लाभ हैं। उदाहरण के लिए, साहित्य में एक तीन-स्तरीय डायोड-क्लैम्प्ड एनपीसी का उपयोग पीईटी के इन्वर्टर चरण के रूप में तीन-चरण मोटर को चलाने के लिए किया गया है, प्रायोगिक सत्यापन किया गया है और बेहतर मोटर ड्राइव प्रदर्शन और शोर प्रदर्शन प्राप्त किया गया है।