Ein neuartiger hybrider Neun-Ebenen-Wechselrichter für hocheffiziente Anwendungen, der auf der beliebten Fünf-Ebenen-Topologie mit aktivem Neutralpunkt (5L-ANPC) basiert

Im Vergleich zu herkömmlichen ANPC-basierten Topologien reduziert dieser Wechselrichter die erforderliche Anzahl aktiver und passiver Komponenten und vermeidet gleichzeitig den Einsatz von Hochspannungsschaltern. In jedem Phasenabschnitt werden nur neun aktive Schalter mit acht Gate-Treibern und zwei diskreten Dioden verwendet. Darüber hinaus reduziert der vorgeschlagene Umrichter nicht nur die Anzahl der fliegenden Kondensatoren (FCs), sondern auch deren Nennspannungen, was sich positiv auf die Zuverlässigkeit, das Volumen und die Kosten des Umrichters auswirkt. Auf der Grundlage von Schaltzustandsredundanzen wird eine Spannungssteuerungsstrategie für die FCs und den Neutralpunkt entwickelt und in die Technik der Phasenanschnitt-Pulsbreitenmodulation integriert. Das entwickelte Regelverfahren ist in der Lage, die Spannungen der FCs mit nur einem Sensor im Wirk- und Blindleistungsbetrieb auszugleichen. Auf der Grundlage der entworfenen Modulationsstrategie wird eine mathematische Analyse zur Bestimmung der Kapazität der FCs durchgeführt.

Ein umfassender Vergleich mit anderen neunstufigen ANPC-basierten Topologien wird durchgeführt, um die Vorteile des vorgeschlagenen Wechselrichters hervorzuheben. Die Leistung der vorgeschlagenen Topologie mit ihrer Steuerungsstrategie wird durch Simulationsstudien und experimentelle Implementierung unter verschiedenen Bedingungen validiert.

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