Przegląd topologii przekształtników wielopoziomowych pod kątem zastosowania w inteligentnym transformatorze

Tematem niniejszego artykułu jest przegląd topologii przekształtników energoelektronicznych AC-DC oraz DC-DC, które z powodzeniem można stosować w układach typu „inteligentny transformator”. Opisano w nim cechy poszczególnych rozwiązań, ze szczególnym naciskiem na przekształtniki wielopoziomowe, które pracując wraz z siecią elektroenergetyczną średniego napięcia (SN), umożliwiają zastosowanie standardowych i stosunkowo tanich niskonapięciowych łączników półprzewodnikowych. Układ taki zachowuje wysoką sprawność, pomimo dużej częstotliwości przełączania tranzystorów, pozwalając tym samym uzyskać redukcję wartości elementów biernych w filtrach, zmniejszając jednocześnie objętość i cenę urządzenia. Zastosowanie układu wielopoziomowego w transformatorowym przekształtniku DC-DC, pozwala na pracę transformatora z wysoką częstotliwością, a co za tym idzie na zmniejszenie rozmiarów, wagi i ceny transformatora.

This article presents an overview of AC-DC and DC-DC power converters topology used in the context of the application of "smart transformer". It describes the characteristics of individual solutions with an emphasis on multi-level converters connected to the medium voltage AC grid and it allows to apply commonly available and relatively inexpensive low-voltage semiconductor switches. Such systems maintain high efficiency as well as high frequency of switching. This allows to reduce a volume of passive elements in the filters, reducing the volume and price of the device. Use of the multi-level solution in DC-DC converter allows operation at high frequency, and thus to reduce the size, weight and cost of the transformer.