BỘ NGHỊCH LƢU ĐA BẬC VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
3.2.4 Cấu trúc bộ nghịch lƣu đa bậc lai (Hybrid Multilevel Inverter)
Hình 3.4: Cấu trúc nghịch lưu lai một pha bảy bậc
Bộ chuyển đổi nguồn áp lai được giới thiệu bởi Manjrekar et al. [2] là một cấu trúc dạng cascaded được bổ sung bởi những đầy cầu H bao gồm ít nhất một nguồn Vdcj cĩ giá trị khác. Hình 1.7 mơ tả cấu trúc nghịch lưu lai một pha bảy bậc gồm một cell điện áp cao và một cell điện áp thấp. Trong vận hành, bộ nghịch lưu lai sử dụng cell điện áp cao chuyển đổi cơng suất chính cịn cell điện áp thấp hơn để cải thiện dạng sĩng điện áp của quá trình chuyển đổi. Ngồi ra, cell điện áp cao sử dụng những thiết bị cĩ khả năng khĩa điện áp cao nhưng lại khơng cần chuyển mạch nhanh như cĩ thể dùng các IGCT(Integated Gate Controled Thyristors ). Trong khi cell điện áp thấp dùng những thiết bị cĩ khả năng chuyển mạch nhanh nhưng lại khơng cần chịu điện áp cao IGBT. Điện áp tổng hợp được theo hình 3.4 là: -3U, - 2U, -U, 0, U, 2U, 3U với nguyên tắc chuyển mạch như sau:
Bảng 3.2 Nguyên tắc tổng hợp điện áp nghịch lưu lai 7 bậc hình 3.4 Điện áp VaN Điện áp cell IGCT Điện áp cell IGBT
-3U -2U -2U 0 -U
-2U -U -2U 0 U
0 U 0 0 U
U 2U 2U 0 -U
2U 3U 2U 0 U * Những thuận lợi của cấu trúc lai
- Cĩ thể kết hợp hai loại thiết bị điện tử cơng suất cĩ đặc tính khác nhau trong cùng một bộ nghịch lưu.
- Số lượng chuyển mạch trên các cell cơng suất lớn rất ít, chỉ xảy ra ở cell cơng suất thấp nhất.
- Với số cell nhất định nhưng tổng hợp số bậc điện áp ngõ ra lớn. Điều này giúp tiết kiệm linh kiện điện tử cơng suất, nhưng vẫn đạt được chất lượng điện áp tương đương như những bộ nghịch lưu khơng lai khác.
- Cĩ khả năng điều khiển linh động. Cĩ thể nâng cao cơng suất cũng như điện áp một các dễ dàng.
* Những bất lợi của cấu trúc lai
- Cần cung cấp các nguồn DC độc lập cho mỗi cell cầu H.
- Trong quá trình tổng hợp điện áp, các cell cĩ cơng suất nhỏ thường phải nhận năng lượng theo chiều âm nên nếu dùng cầu chỉnh lưu cung cấp nguốn DC cho các cell cầu H thì phải dùng cầu chỉnh lưu hai chiều.
3.2.5 Nhận xét
- Trong các dạng cấu trúc vừa nêu trên tuy mỗi cấu trúc đều cĩ ưu nhược điểm riêng nhưng thơng dụng nhất vẫn là hai dạng NPC và Cascade vì cấu trúc dùng tụ khĩ thực hiện bởi vì mỗi nhĩm tụ trong mạch được nạp với một mức điện áp khác nhau khi mạch làm việc với số bậc lớn.
- Ưu điểm của bộ nghịch lưu áp đa bậc là cơng suất của bộ nghịch lưu áp tăng lên; điện áp đặt lên các linh kiện bị giảm xuống nên cơng suất tổn hao do quá trình đĩng ngắt các linh kiện cũng giảm theo; với cùng tần số đĩng ngắt, các thành phần sĩng hài bậc cao của điện áp ra giảm nhỏ hơn so với trường hợp bộ nghịch lưu áp 2 bậc. Đối với tải cơng suất lớn, điện áp cung cấp cho các tải cĩ thể đạt giá trị tương đối lớn.