Ein neunstufiger Split-Kondensator-Wechselrichter mit aktiver Neutralpunktklemmung und seine optimale Modulationstechnik

In den letzten Jahren hat sich die Active Neutral Point Clamped (ANPC) Topologie aufgrund ihrer erhöhten Flexibilität in Bezug auf Modulationsstrategien zur dominierenden Lösung in der Netzintegration von erneuerbaren Energiequellen wie PV oder Wind entwickelt.

Unser Team aus dem Forschungsbereich "Mechatronische und Regenerative Energiesysteme" schlägt einen neuartigen neunstufigen Hybrid-Wechselrichter für hocheffiziente Anwendungen vor, der auf der beliebten fünfstufigen Active-Neutral-Point-Clamped (5L-ANPC)-Topologie basiert. Im Vergleich zu herkömmlichen ANPC-basierten Topologien reduziert dieser Wechselrichter die erforderliche Anzahl aktiver und passiver Komponenten und vermeidet gleichzeitig die Verwendung von Schaltern mit höherer Spannung. In jedem Phasenzweig werden nur neun aktive Schalter mit acht Gate-Treibern und zwei diskreten Dioden verwendet. Darüber hinaus reduziert der vorgeschlagene Wechselrichter nicht nur die Anzahl fliegender Kondensatoren (FCs), sondern auch deren Nennspannungen, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit, das Volumen und die Kosten des Konverters auswirkt. Basierend auf Schaltzustandsredundanzen wird eine Spannungssteuerungsstrategie für FCs und Neutralpunkt (NP) entwickelt und in die Phasendispositions-Pulsweitenmodulationstechnik (PD-PWM) integriert. Das entwickelte Regelungsverfahren ist in der Lage, die Spannungen der BZ mit nur einem Sensor im Wirk- und Blindleistungsbetrieb auszugleichen.

Basierend auf der entworfenen Modulationsstrategie wird eine mathematische Analyse durchgeführt, um die Kapazität der FCs zu bestimmen. Lesen Sie mehr Details im veröffentlichten Artikel.