एक सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर को सेमीकंडक्टर स्विच के साथ पुनर्निर्मित पारंपरिक ट्रांसफार्मर के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। वह व्याख्या बहुत संकीर्ण है और अक्सर गलत टोपोलॉजी, घटक और सत्यापन प्राथमिकताओं की ओर ले जाती है।
बुनियादी वोल्टेज स्टेप-डाउन और आइसोलेशन फ़ंक्शन के लिए, पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर को बदलना मुश्किल रहता है। यह कुशल, टिकाऊ, अपेक्षाकृत किफायती और फील्ड कर्मियों के लिए परिचित है। एक सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर का इंजीनियरिंग मूल्य तब स्पष्ट हो जाता है जब कई कार्यों को एक नियंत्रणीय पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के भीतर संयोजित किया जाना चाहिए।
इन कार्यों में वोल्टेज परिवर्तन, गैल्वेनिक अलगाव, एसी/डीसी रूपांतरण, पृथक डीसी/डीसी रूपांतरण, नियंत्रित बिजली प्रवाह, सुलभ डीसी पोर्ट और बिजली-गुणवत्ता प्रबंधन शामिल हो सकते हैं। एक बार जब इन आवश्यकताओं पर एक साथ विचार किया जाता है, तो टोपोलॉजी चयन व्यक्तिगत कनवर्टर सर्किट के बीच तुलना के बजाय सिस्टम-स्तरीय डिज़ाइन निर्णय बन जाता है।
एक व्यावहारिक विकास क्रम है:
टोपोलॉजी चयन → पैरामीटर डिज़ाइन → इंजीनियरिंग सत्यापन
ये चरण अन्योन्याश्रित हैं। एक टोपोलॉजी जो सर्किट विश्लेषण के दौरान उपयुक्त प्रतीत होती है, चुंबकीय डिजाइन, अर्धचालक तनाव गणना, प्रकाश-भार परीक्षण, इन्सुलेशन मूल्यांकन, थर्मल विश्लेषण, या दोष-संचालन सत्यापन के बाद अव्यावहारिक हो सकती है।
सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर क्या है?
ईटीएच ज्यूरिखएक का वर्णन करता हैठोस-अवस्था ट्रांसफार्मर, या एसएसटी, विद्युत प्रणालियों के बीच गैल्वेनिक रूप से पृथक पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के रूप में। यह एसी/डीसी रूपांतरण, डीसी/डीसी रूपांतरण, पावर-फ्लो नियंत्रण, डीसी एक्सेस और ग्रिड-समर्थन क्षमताओं जैसे कार्यों के साथ वोल्टेज परिवर्तन और अलगाव को संयोजित करने के लिए नियंत्रित बिजली रूपांतरण का उपयोग करता है। (pes-publications.ee.ethz.ch)
एक एकीकृत पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के रूप में एसएसटी
एसएसटी की परिभाषित विशेषता केवल स्विचिंग उपकरणों का उपयोग नहीं है। इसका मुख्य मूल्य उन कार्यों को एकीकृत करने में निहित है जिनके लिए अन्यथा कई अलग-अलग उपकरणों या रूपांतरण चरणों की आवश्यकता होगी।
एक एसएसटी बिजली हस्तांतरण के परिमाण और दिशा दोनों को नियंत्रित करते हुए विद्युत अलगाव प्रदान कर सकता है। यह एक मध्यवर्ती डीसी लिंक बना सकता है, एक विनियमित डीसी आउटपुट प्रदान कर सकता है, एसी लोड के साथ इंटरफ़ेस प्रदान कर सकता है, या ग्रिड कनेक्शन पर बिजली-गुणवत्ता कार्यों का समर्थन कर सकता है।
इससे तुलना का आधार बदल जाता है.
एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर का मूल्यांकन मुख्य रूप से एक निष्क्रिय वोल्टेज-रूपांतरण और अलगाव उपकरण के रूप में किया जाता है। एक एसएसटी का मूल्यांकन एक पूर्ण पावर-इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली के रूप में किया जाना चाहिए जिसमें अर्धचालक स्विच, चुंबकीय घटक, कैपेसिटर, गेट ड्राइवर, नियंत्रण लूप, सुरक्षा कार्य, थर्मल पथ और एक इन्सुलेशन संरचना शामिल है।
इसलिए इसकी उपयुक्तता अनुप्रयोग पर निर्भर है। एक एसएसटी स्वचालित रूप से बेहतर नहीं है क्योंकि यह सक्रिय नियंत्रण प्रदान करता है, और एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर केवल इसलिए अप्रचलित नहीं है क्योंकि इसमें पावर-इलेक्ट्रॉनिक कार्यक्षमता का अभाव है।
क्यों एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर बुनियादी स्टेप-डाउन अनुप्रयोगों के लिए मजबूत रहता है
जब आवश्यकता भरोसेमंद वोल्टेज परिवर्तन और गैल्वेनिक अलगाव तक सीमित होती है, तो एक पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर अभी भी एक मजबूत इंजीनियरिंग बेसलाइन प्रदान करता है।
| तुलना आयाम | पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर | सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर | इंजीनियरिंग व्याख्या |
|---|---|---|---|
| वोल्टेज परिवर्तन | बेसिक कार्यक्रम | एक बड़े आर्किटेक्चर के भीतर एक कार्य | अकेले वोल्टेज रूपांतरण शायद ही कभी एसएसटी को उचित ठहराता है |
| विद्युत अपघटन | चुंबकीय संरचना में निहित | एक पृथक विद्युत-रूपांतरण चरण के माध्यम से कार्यान्वित किया गया | एसएसटी अलगाव चुंबकीय और इन्सुलेशन डिजाइन पर निर्भर करता है |
| एसी/डीसी रूपांतरण | अलग उपकरण की आवश्यकता है | एकीकृत किया जा सकता है | तब उपयोगी जब एक मध्यवर्ती डीसी लिंक की आवश्यकता होती है |
| डीसी/डीसी रूपांतरण | अलग उपकरण की आवश्यकता है | एकीकृत किया जा सकता है | डीसी वोल्टेज स्तरों के बीच नियंत्रित रूपांतरण का समर्थन करता है |
| विद्युत-प्रवाह नियंत्रण | मुख्यतः निष्क्रिय | सक्रिय रूप से नियंत्रणीय | द्विदिशात्मक या मल्टीपोर्ट सिस्टम में महत्वपूर्ण |
| डीसी-पोर्ट पहुंच | अतिरिक्त रूपांतरण हार्डवेयर की आवश्यकता है | एसएसटी आर्किटेक्चर में शामिल किया जा सकता है | ऊर्जा भंडारण और डीसी वितरण के लिए प्रासंगिक |
| बिजली-गुणवत्ता वाले कार्य | बाहरी उपकरण की आवश्यकता है | फ्रंट-एंड चरण में शामिल किया जा सकता है | मूल्य वास्तविक ग्रिड आवश्यकता पर निर्भर करता है |
| कार्यकुशलता की स्थिति | बुनियादी ट्रांसफार्मर सेवा के लिए मजबूत | रूपांतरण चरणों और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है | कोई सार्वभौमिक एसएसटी दक्षता लाभ नहीं माना जाना चाहिए |
| सेवा जीवन | परिपक्व और अच्छी तरह से स्थापित | अर्धचालक, कैपेसिटर, कूलिंग, इन्सुलेशन और नियंत्रण हार्डवेयर पर निर्भर करता है | तुलना के लिए समतुल्य परिचालन स्थितियों की आवश्यकता होती है |
| लागत की स्थिति | सरल परिवर्तन के लिए मजबूत | बेहतर कार्यात्मक एकीकरण अधिक हार्डवेयर और नियंत्रण का परिचय देता है | लागत का मूल्यांकन सिस्टम स्तर पर किया जाना चाहिए |
| क्षेत्र परिचित | उच्च | पावर-इलेक्ट्रॉनिक्स और नियंत्रण विशेषज्ञता की आवश्यकता है | रखरखाव क्षमता प्रौद्योगिकी चयन को प्रभावित करती है |
प्रासंगिक प्रश्न यह नहीं है कि क्या एसएसटी हर श्रेणी में पारंपरिक ट्रांसफार्मर से बेहतर प्रदर्शन करता है। यह है कि अतिरिक्त सिस्टम जटिलता को उचित ठहराने के लिए एप्लिकेशन को नियंत्रणीय रूपांतरण, डीसी एक्सेस, पावर-फ्लो प्रबंधन और कार्यात्मक एकीकरण से पर्याप्त लाभ मिलता है या नहीं।
एसएसटी आर्किटेक्चर पावर-रूपांतरण कार्यों को कैसे विभाजित करता है
थ्री-स्टेज सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर आर्किटेक्चर
एक सामान्य एसएसटी आर्किटेक्चर रूपांतरण प्रक्रिया को तीन प्रमुख चरणों में अलग करता है:
एक ग्रिड-साइड एसी/डीसी चरण
एक पृथक डीसी/डीसी चरण
एक लोड-साइड इन्वर्टर या विनियमित डीसी आउटपुट चरण
यह एकमात्र संभावित SST कॉन्फ़िगरेशन नहीं है. मॉड्यूलर, मैट्रिक्स-प्रकार, पृथक-फ्रंट-एंड, पृथक-बैक-एंड और बहुस्तरीय आर्किटेक्चर इन कार्यों को अलग-अलग तरीके से व्यवस्थित कर सकते हैं।
तीन चरण वाला मॉडल फिर भी यह समझने के लिए एक व्यावहारिक रूपरेखा प्रदान करता है कि दो प्रमुख टोपोलॉजी निर्णय आम तौर पर कहां होते हैं:
ग्रिड-फेसिंग चरण में दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय रूपांतरण
पृथक डीसी/डीसी चरण में डीएबी बनाम एलएलसी रूपांतरण
फ्रंट-एंड एसी/डीसी रूपांतरण
फ्रंट-एंड चरण एसएसटी को एसी सिस्टम से जोड़ता है और एक नियंत्रित डीसी लिंक स्थापित करता है। एप्लिकेशन के आधार पर, यह नियंत्रित बिजली प्रवाह का प्रबंधन भी कर सकता है और आवश्यक बिजली-गुणवत्ता कार्यों का समर्थन कर सकता है।
दो-स्तरीय और तीन-स्तरीय संरचना के बीच का चुनाव प्रभावित करता है:
सेमीकंडक्टर वोल्टेज तनाव
स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण
फ़िल्टर आवश्यकताएँ
सेमीकंडक्टर गिनती
गेट-ड्राइवर आवश्यकताएँ
जटिलता पर नियंत्रण रखें
सुरक्षा अनुक्रमण
सिस्टम स्केलेबिलिटी
कम अर्धचालक गणना हमेशा सबसे महत्वपूर्ण उद्देश्य नहीं होती है। उच्च डीसी-लिंक वोल्टेज पर, प्रत्येक डिवाइस पर रखा गया अवरोधक वोल्टेज प्रमुख सीमा बन सकता है।
एक बहुस्तरीय टोपोलॉजी इस वोल्टेज तनाव को वितरित कर सकती है, लेकिन यह अतिरिक्त स्विचिंग स्थिति, कैपेसिटर या क्लैंपिंग पथ और संतुलन आवश्यकताओं का परिचय देती है। इसलिए टोपोलॉजी का मूल्यांकन अकेले डिवाइस गिनती के बजाय पूर्ण कनवर्टर के हिस्से के रूप में किया जाना चाहिए।
पृथक डीसी/डीसी रूपांतरण
पृथक डीसी/डीसी चरण विद्युत डोमेन के बीच गैल्वेनिक अलगाव को बनाए रखते हुए उच्च या मध्यम आवृत्ति ट्रांसफार्मर के माध्यम से बिजली स्थानांतरित करता है।
इस चरण को ट्रांसफार्मर डिज़ाइन से स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जा सकता है। लीकेज इंडक्शन, मैग्नेटाइजिंग इंडक्शन, गुंजयमान घटक, स्विचिंग फ्रीक्वेंसी, सेमीकंडक्टर कैपेसिटेंस, डेड टाइम और मॉड्यूलेशन रणनीति सभी पावर ट्रांसफर और सॉफ्ट-स्विचिंग व्यवहार को प्रभावित करते हैं।
डीएबी और एलएलसी दोनों महत्वपूर्ण उम्मीदवार हैं, लेकिन वे विभिन्न पावर-ट्रांसफर तंत्र का उपयोग करते हैं। उनकी उपयुक्तता इस पर निर्भर करती है:
आवश्यक विद्युत-प्रवाह दिशा
इनपुट-टू-आउटपुट वोल्टेज अनुपात
आवश्यक लाभ सीमा
अपेक्षित लोड प्रोफ़ाइल
सॉफ्ट-स्विचिंग रेंज
चुंबकीय-घटक डिजाइन
परिसंचारी-वर्तमान सीमाएँ
नियंत्रण क्षमता
एसएसटी फ्रंट-एंड चरणों के लिए दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय कनवर्टर टोपोलॉजी
दो-स्तरीय कनवर्टर और तीन-स्तरीय कनवर्टर की तुलना केवल स्विचों की गिनती या एक शिखर-दक्षता मान की तुलना करके नहीं की जानी चाहिए।
एक उपयोगी तुलना परिचालन आवश्यकताओं से शुरू होती है:
डीसी-लिंक वोल्टेज क्या है?
प्रत्येक अर्धचालक को किस अवरोधक वोल्टेज का सामना करना होगा?
कौन सा स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण स्वीकार्य है?
किस फ़िल्टरिंग की आवश्यकता है?
प्रोजेक्ट कितनी नियंत्रण जटिलता का समर्थन कर सकता है?
क्या टोपोलॉजी को तटस्थ-बिंदु या कैपेसिटर-वोल्टेज संतुलन की आवश्यकता होती है?
क्या असामान्य स्विचिंग स्थिति और गलती की स्थिति को मान्य किया जा सकता है?
दो-स्तरीय कनवर्टर कैसे संचालित होता है
एक पारंपरिक दो-स्तरीय स्विचिंग लेग अपने आउटपुट नोड को सकारात्मक और नकारात्मक डीसी-लिंक रेल के बीच परिवर्तित करता है।
इसलिए मुख्य स्विचिंग उपकरणों को प्रासंगिक पूर्ण डीसी-लिंक वोल्टेज का सामना करना होगा, जिसमें स्विचिंग ओवरशूट, क्षणिक घटनाओं, सुरक्षा प्रतिक्रिया और व्युत्पन्न के लिए आवश्यक मार्जिन शामिल है।
दो-स्तरीय संरचना में तीन-स्तरीय कार्यान्वयन की तुलना में कम वोल्टेज स्थिति और आम तौर पर कम सक्रिय और क्लैंपिंग डिवाइस होते हैं। यह सरल हो सकता है:
गेट ड्राइविंग
मॉडुलन
सुरक्षा तर्क
शटडाउन अनुक्रमण
पीसीबी लेआउट
दोष विश्लेषण
ट्रेड-ऑफ यह है कि स्विचिंग नोड पूर्ण डीसी-लिंक वोल्टेज संक्रमण का अनुभव करता है। यह वोल्टेज चरण स्विचिंग हानि, विद्युत चुम्बकीय तनाव, सामान्य-मोड व्यवहार और वर्तमान तरंग और उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक फ़िल्टरिंग को प्रभावित करता है।
उच्च डीसी-लिंक वोल्टेज पर, डिवाइस का चयन प्रतिबंधात्मक हो सकता है। पर्याप्त अवरोधक वोल्टेज वाला अर्धचालक चालन हानि, स्विचिंग हानि, स्विचिंग गति और थर्मल प्रदर्शन के बीच वांछित संतुलन प्रदान नहीं कर सकता है।
इसलिए दो-स्तरीय टोपोलॉजी स्वाभाविक रूप से निम्नतर नहीं है। यह तब आकर्षक बना रहता है जब डिवाइस तनाव, फ़िल्टरिंग, स्विचिंग आवृत्ति, इन्सुलेशन और थर्मल आवश्यकताओं को अनावश्यक बहुस्तरीय जटिलता पेश किए बिना पूरा किया जा सकता है।
तीन-स्तरीय एनपीसी कनवर्टर वोल्टेज तनाव कैसे वितरित करता है
तीन-स्तरीय न्यूट्रल-पॉइंट-क्लैम्प्ड कनवर्टर तीन स्विचिंग-नोड वोल्टेज स्तर बनाने के लिए एक स्प्लिट डीसी लिंक और क्लैंपिंग पथ का उपयोग करता है:
(+V_{dc}/2)
(0)
(-V_{dc}/2)
इच्छित संतुलित स्थिति के तहत, आउटपुट या फ़िल्टर पर लागू वोल्टेज चरण को पारंपरिक दो-स्तरीय पैर के सापेक्ष कम किया जा सकता है।
स्विचिंग स्थिति, सुरक्षा रणनीति, वोल्टेज संतुलन और सटीक एनपीसी कार्यान्वयन के आधार पर, व्यक्तिगत डिवाइस कुल डीसी-लिंक ब्लॉकिंग ड्यूटी के लगभग आधे पर भी काम कर सकते हैं।
डिवाइस-वोल्टेज तनाव कम होने से उपलब्ध अर्धचालक विकल्पों का विस्तार हो सकता है। अंतिम उपकरण चयन में अभी भी चालन हानि, स्विचिंग हानि, क्षणिक मार्जिन, पैकेज व्यवहार और थर्मल बाधाओं पर विचार करना चाहिए।
वोल्टेज-तनाव लाभ अतिरिक्त डिज़ाइन आवश्यकताओं के साथ है। एनपीसी लेग में अधिक अर्धचालक उपकरण और क्लैंपिंग पथ होते हैं, और इसका सही संचालन सुरक्षित स्विचिंग अनुक्रम और स्थिर स्प्लिट-बस वोल्टेज पर निर्भर करता है।
650 वी उपकरणों के साथ संयुक्त 900 वी डीसी लिंक का उपयोग कभी-कभी बहुस्तरीय रूपांतरण के वोल्टेज-तनाव लाभ को दर्शाने के लिए किया जाता है। हालाँकि, टोपोलॉजी पहचान मायने रखती है।
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स TIDA-010957 की पहचान करता हैके तौर परतीन-स्तरीय उड़ान-संधारित्र कनवर्टर, एनपीसी कनवर्टर नहीं। डिज़ाइन 900 V तक के DC-लिंक वोल्टेज के साथ 650 V GaN उपकरणों के उपयोग को दर्शाता है, लेकिन इसे NPC-विशिष्ट संदर्भ डिज़ाइन के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।
सामान्य इंजीनियरिंग सिद्धांत वैध रहता है: एक बहुस्तरीय कनवर्टर अपनी स्विचिंग संरचना में वोल्टेज तनाव वितरित कर सकता है। यह विधि एनपीसी, सक्रिय एनपीसी, टी-टाइप, वियना और फ्लाइंग-कैपेसिटर टोपोलॉजी के बीच भिन्न है।
दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय एनपीसी कनवर्टर
तीन-स्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी में तटस्थ-बिंदु वोल्टेज संतुलन
स्प्लिट डीसी लिंक का मध्यबिंदु एक निष्क्रिय संदर्भ बिंदु के बजाय एक सक्रिय डिज़ाइन बाधा है।
विभिन्न स्विचिंग स्थिति और वर्तमान दिशाएं ऊपरी और निचले डीसी-लिंक कैपेसिटर को असमान रूप से चार्ज और डिस्चार्ज कर सकती हैं। यदि उनके वोल्टेज अलग हो जाते हैं, तो इच्छित (+V_{dc}/2), (0), और (-V_{dc}/2) स्तर अब सममित नहीं हैं।
यह असंतुलन प्रभावित कर सकता है:
सेमीकंडक्टर वोल्टेज तनाव
आउटपुट तरंगरूप गुणवत्ता
मॉडुलन व्यवहार
सुरक्षा मार्जिन
उपलब्ध स्विचिंग स्थितियाँ
नियंत्रक को तटस्थ-बिंदु धारा को प्रभावित करने के लिए अनावश्यक स्विचिंग स्थितियों का चयन करने या मॉड्यूलेशन अनुक्रम को समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है।
संतुलन क्षमता लोड दिशा, मॉड्यूलेशन इंडेक्स, पावर फैक्टर और पावर-फ्लो दिशा के साथ बदल सकती है। स्टार्टअप, शटडाउन, लाइट-लोड ऑपरेशन, पुनर्जनन और दोष पुनर्प्राप्ति के लिए भी सत्यापन की आवश्यकता होती है।
इसलिए कम नाममात्र डिवाइस तनाव एनपीसी टोपोलॉजी को स्वचालित रूप से लागू करना आसान नहीं बनाता है। अतिरिक्त राज्य प्रबंधन और मध्यबिंदु-नियंत्रण आवश्यकताओं के लिए कम स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण का आदान-प्रदान किया जाता है।
एनपीसी न्यूट्रल-प्वाइंट वोल्टेज संतुलन
दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय चयन मानदंड
| चयन कारक | दो स्तरीय टोपोलॉजी | त्रिस्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी | इंजीनियरिंग प्रभाव |
|---|---|---|---|
| स्विचिंग-नोड स्तर | दो | (+V_{dc}/2), (0), और (-V_{dc}/2) | तीन-स्तरीय ऑपरेशन प्रति संक्रमण वोल्टेज चरण को कम करता है |
| डिवाइस वोल्टेज ड्यूटी | प्रासंगिक पूर्ण डीसी-लिंक तनाव | इच्छित संतुलित स्थिति के तहत लगभग आधी-बस ड्यूटी | उपलब्ध अर्धचालक विकल्प भिन्न हो सकते हैं |
| सेमीकंडक्टर गिनती | निचला | उच्च | ड्राइविंग, लेआउट, सुरक्षा और विफलता विश्लेषण को प्रभावित करता है |
| स्थिति बदलना | से कम | अधिक | एनपीसी मॉड्यूलेशन और सत्यापन अधिक जटिल हैं |
| तटस्थ-बिंदु प्रबंधन | एक ही फॉर्म में होना जरूरी नहीं है | आवश्यक | असंतुलन तरंगरूप गुणवत्ता और डिवाइस तनाव को बदल सकता है |
| फ़िल्टर बोझ | बड़े वोल्टेज परिवर्तन से फ़िल्टरिंग आवश्यकताएँ बढ़ सकती हैं | छोटे वोल्टेज परिवर्तन कुछ फ़िल्टरिंग मांगों को कम कर सकते हैं | अंतिम फ़िल्टर आकार संपूर्ण ऑपरेटिंग डिज़ाइन पर निर्भर करता है |
| जटिलता पर नियंत्रण रखें | बुनियादी कार्यान्वयन में कम | उच्च | मॉड्यूलेशन और वोल्टेज संतुलन को समन्वित किया जाना चाहिए |
| सुरक्षा अनुक्रमण | अधिक प्रत्यक्ष | स्प्लिट डीसी लिंक और क्लैंपिंग पथों का ध्यान रखना चाहिए | असामान्य स्थितियों के लिए विस्तृत सत्यापन की आवश्यकता होती है |
| उच्च-वोल्टेज स्केलेबिलिटी | उच्च-वोल्टेज उपकरणों या श्रृंखला व्यवस्था की आवश्यकता हो सकती है | बहुस्तरीय तनाव वितरण से डिवाइस विकल्पों में सुधार हो सकता है | हार्डवेयर और नियंत्रण जटिलता बढ़ जाती है |
| सबसे उपयुक्त स्थिति | विद्युत आवश्यकताओं को सरल संरचना से पूरा किया जा सकता है | वोल्टेज-तनाव वितरण अतिरिक्त जटिलता को उचित ठहराता है | कोई भी टोपोलॉजी सार्वभौमिक रूप से श्रेष्ठ नहीं है |
दो-स्तरीय टोपोलॉजी आम तौर पर आकर्षक होती है जब सादगी, सुरक्षा स्पष्टता, दोष विश्लेषण और नियंत्रण परिपक्वता परियोजना पर हावी हो जाती है।
तीन-स्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी तब अधिक आकर्षक हो जाती है जब डीसी-लिंक वोल्टेज, डिवाइस की उपलब्धता, तरंग रूप की आवश्यकताएं, या स्विचिंग प्रदर्शन वोल्टेज-तनाव वितरण को अतिरिक्त हार्डवेयर और मिडपॉइंट नियंत्रण को उचित ठहराने के लिए पर्याप्त मूल्यवान बनाते हैं।
पृथक डीसी/डीसी चरण के लिए डीएबी बनाम एलएलसी
पृथक डीसी/डीसी टोपोलॉजी का चयन टोपोलॉजी नाम के बजाय पूर्ण ऑपरेटिंग लिफाफे के अनुसार किया जाना चाहिए।
डीएबी और एलएलसी दोनों उच्च-आवृत्ति अलगाव का उपयोग करते हैं, लेकिन उनके ऊर्जा-स्थानांतरण तंत्र और प्राथमिक नियंत्रण चर अलग-अलग हैं। उनका चयन ट्रांसफार्मर के डिज़ाइन, वर्तमान तनाव, वोल्टेज लाभ, सॉफ्ट-स्विचिंग व्यवहार, द्विदिशात्मक संचालन और प्रकाश-लोड प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
डीएबी संचालन सिद्धांत और इंजीनियरिंग निर्णय कारक
एदोहरा सक्रिय पुल, या डीएबी, उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर के दोनों किनारों पर सक्रिय रूप से स्विच किए गए पुलों का उपयोग करता है।
क्योंकि दोनों पक्षों में सक्रिय स्विचिंग ब्रिज हैं, टोपोलॉजी स्वाभाविक रूप से नियंत्रित द्विदिशात्मक बिजली हस्तांतरण के लिए उपयुक्त है।
बिजली को आमतौर पर ब्रिज वोल्टेज के बीच समय संबंध को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। बुनियादी कार्यान्वयन में, इसे चरण-शिफ्ट नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। अधिक उन्नत मॉड्यूलेशन विधियाँ अतिरिक्त समय चर पेश कर सकती हैं।
ट्रांसफार्मर लीकेज इंडक्शन, या एक अतिरिक्त श्रृंखला इंडक्शन, पावर-ट्रांसफर तंत्र का हिस्सा है। यह पुलों के बीच बहने वाली धारा को आकार देता है और स्विचिंग ट्रांज़िशन के दौरान आवश्यक संग्रहीत ऊर्जा में योगदान देता है।
इससे लचीलापन और संवेदनशीलता दोनों पैदा होती है।
वही प्रेरण जो नियंत्रित बिजली हस्तांतरण को सक्षम बनाता है वह भी प्रभावित करता है:
वर्तमान ढलान
चरम धारा
आरएमएस वर्तमान
प्रतिक्रियाशील शक्ति
ऊर्जा का संचार
शून्य-वोल्टेज-स्विचिंग रेंज
एक बुनियादी चरण-शिफ्ट रणनीति अपेक्षाकृत प्रत्यक्ष हो सकती है, लेकिन यह व्यापक वोल्टेज अनुपात और लोड रेंज में इष्टतम प्रदर्शन की गारंटी नहीं देती है। अतिरिक्त मॉड्यूलेशन चर वर्तमान तनाव को कम कर सकते हैं या सॉफ्ट-स्विचिंग क्षेत्र का विस्तार कर सकते हैं, लेकिन वे नियंत्रण और अंशांकन जटिलता को भी बढ़ाते हैं।
प्रमुख डीएबी चयन कारक हैं:
क्या द्विदिश विद्युत प्रवाह की आवश्यकता है
अपेक्षित वोल्टेज अनुपात
आवश्यक पावर रेंज
स्वीकार्य परिसंचारी धारा
आवश्यक सॉफ्ट-स्विचिंग रेंज
उपलब्ध नियंत्रण क्षमता
ट्रांसफार्मर रिसाव-अधिष्ठापन लक्ष्य
स्टार्टअप, रिवर्सल और गलती-प्रतिक्रिया आवश्यकताएँ
एलएलसी परिचालन सिद्धांत और इंजीनियरिंग निर्णय कारक
एकएलएलसी गुंजयमान कनवर्टरतीन मुख्य गुंजयमान तत्वों द्वारा परिभाषित किया गया है:
गुंजयमान प्रेरकत्व (L_r)
ट्रांसफार्मर चुंबकीयकरण अधिष्ठापन (L_m)
गुंजयमान धारिता (C_r)
ट्रांसफॉर्मर लीकेज इंडक्शन के माध्यम से गुंजयमान इंडक्शन का आंशिक या पूरा कार्यान्वित किया जा सकता है। मैग्नेटाइजिंग इंडक्शन ट्रांसफार्मर की चुंबकीय संरचना से संबंधित है, जबकि गुंजयमान संधारित्र सामान्य रूप से बाहरी होता है।
वोल्टेज लाभ को मुख्य रूप से नेटवर्क की गुंजयमान आवृत्तियों के सापेक्ष स्विचिंग आवृत्ति को बदलकर नियंत्रित किया जाता है।
जब गुंजयमान टैंक को इच्छित उद्देश्य के अनुसार डिज़ाइन किया जाता है तो कनवर्टर अनुकूल स्विचिंग स्थितियाँ प्रदान कर सकता है:
इनपुट-वोल्टेज रेंज
आउटपुट वोल्टेज
लोड रेंज
स्विचिंग-फ़्रीक्वेंसी विंडो
लाभ की आवश्यकता
यदि आवश्यक रूपांतरण सीमा बहुत व्यापक हो जाती है, तो एलएलसी कनवर्टर को अपने पसंदीदा अनुनाद क्षेत्र से दूर संचालित करने की आवश्यकता हो सकती है। यह परिसंचारी धारा को बढ़ा सकता है, स्विचिंग-फ़्रीक्वेंसी रेंज का विस्तार कर सकता है, चुंबकीय डिज़ाइन को जटिल बना सकता है, या उपलब्ध सॉफ्ट-स्विचिंग मार्जिन को कम कर सकता है।
इसलिए यह कथन कि एलएलसी कनवर्टर शून्य-वोल्टेज स्विचिंग प्रदान करता है, इसे बिना शर्त के रूप में नहीं समझा जाना चाहिए।
वास्तविक सॉफ्ट-स्विचिंग सीमा इस पर निर्भर करती है:
भार
गुंजयमान-टैंक पैरामीटर
चुम्बकित करने वाली धारा
सिग्नल के निष्क्रिय रहने का अंतराल
डिवाइस कैपेसिटेंस
आवश्यक वोल्टेज लाभ
आवृत्ति बदलना
एक पारंपरिक एलएलसी चरण द्वितीयक पक्ष पर निष्क्रिय सुधार का भी उपयोग कर सकता है। उस व्यवस्था को दोनों तरफ सक्रिय पुलों वाले डीएबी के समान द्विदिश क्षमता प्रदान करने वाला नहीं माना जाना चाहिए।
डीएबी बनाम एलएलसी पृथक डीसी/डीसी टोपोलॉजी
डीएबी बनाम एलएलसी चयन मानदंड
| डिज़ाइन मानदंड | डी ए बी | एलएलसी | चयन निहितार्थ |
|---|---|---|---|
| शक्ति-प्रवाह दिशा | नियंत्रित द्विदिशीय स्थानांतरण के लिए स्वाभाविक रूप से उपयुक्त | द्वितीयक-पक्ष कार्यान्वयन पर निर्भर करता है | जब रिवर्स पावर प्रवाह आवश्यक होता है तो डीएबी आमतौर पर अधिक प्रत्यक्ष होता है |
| मुख्य नियंत्रण चर | ब्रिज टाइमिंग और चरण संबंध | अनुनाद के सापेक्ष स्विचिंग आवृत्ति | नियंत्रण आर्किटेक्चर मौलिक रूप से भिन्न हैं |
| ऊर्जा-स्थानांतरण तत्व | श्रृंखला या रिसाव अधिष्ठापन | (L_r), (L_m), और (C_r) गुंजयमान नेटवर्क | चुंबकीय डिज़ाइन विभिन्न बाधाओं का पालन करता है |
| वोल्टेज-लाभ सीमा | वोल्टेज अनुपात और मॉड्यूलेशन से प्रभावित | गुंजयमान-टैंक लाभ और आवृत्ति रेंज द्वारा निर्धारित | व्यापक लाभ आवश्यकताएं किसी भी टोपोलॉजी को अलग तरह से चुनौती दे सकती हैं |
| नरम स्विचिंग | वर्तमान, संग्रहीत आगमनात्मक ऊर्जा, डिवाइस कैपेसिटेंस और मॉड्यूलेशन पर निर्भर करता है | टैंक डिज़ाइन, चुम्बकित धारा, भार, आवृत्ति और मृत समय पर निर्भर करता है | न ही फुल-रेंज सॉफ्ट स्विचिंग की गारंटी देता है |
| हल्का-फुल्का व्यवहार | स्थानांतरित धारा कम होने पर ZVS सीमा संकीर्ण हो सकती है | विनियमन के लिए व्यापक आवृत्ति रेंज या समर्पित प्रकाश-लोड मोड की आवश्यकता हो सकती है | लाइट-लोड परीक्षण अलग से किया जाना चाहिए |
| प्रवाहित धारा | वोल्टेज-अनुपात बेमेल या अनुपयुक्त मॉड्यूलेशन के साथ बढ़ सकता है | पसंदीदा अनुनाद क्षेत्र से दूर संचालन करने पर वृद्धि हो सकती है | ऑपरेटिंग मानचित्र पर आरएमएस करंट की जाँच की जानी चाहिए |
| जटिलता पर नियंत्रण रखें | मूल चरण परिवर्तन प्रत्यक्ष है; अनुकूलित मॉड्यूलेशन अधिक जटिल है | फ़्रिक्वेंसी नियंत्रण प्रत्यक्ष है, लेकिन व्यापक-श्रेणी अनुकूलन कठिन बना हुआ है | आवश्यक प्रदर्शन वास्तविक नियंत्रण बोझ निर्धारित करता है |
| चुंबकीय एकीकरण | रिसाव या श्रृंखला प्रेरण कार्यात्मक है | गुंजयमान और चुंबकीय प्रेरक प्रेरक क्रियाशील होते हैं | ट्रांसफार्मर डिज़ाइन को टोपोलॉजी डिज़ाइन से अलग नहीं किया जा सकता है |
| सबसे उपयुक्त स्थिति | सक्रिय द्विदिश स्थानांतरण और लचीला नियंत्रण | एक परिभाषित लाभ विंडो के भीतर गुंजयमान संचालन | एप्लिकेशन आवश्यकताएँ पसंदीदा टोपोलॉजी निर्धारित करती हैं |
जब नियंत्रित द्विदिशीय बिजली हस्तांतरण एक मूलभूत आवश्यकता होती है तो डीएबी आम तौर पर अधिक प्रत्यक्ष विकल्प होता है।
एलएलसी आकर्षक हो सकता है जब ऑपरेटिंग रेंज स्पष्ट रूप से परिभाषित हो और गुंजयमान टैंक अधिकांश कर्तव्य चक्र के लिए अनुकूल परिस्थितियों के करीब रह सकता है।
निर्णय एकल शिखर-दक्षता परिणाम पर आधारित नहीं होना चाहिए। एक सार्थक तुलना के लिए समतुल्य वोल्टेज अनुपात, बिजली स्तर, अर्धचालक प्रौद्योगिकियों, चुंबकीय बाधाओं, शीतलन स्थितियों, स्विचिंग आवृत्तियों और लोड बिंदुओं की आवश्यकता होती है।
एसएसटी डिज़ाइन को मैग्नेटिक्स, सॉफ्ट स्विचिंग और सेमीकंडक्टर पैरामीटर्स का समन्वय करना चाहिए
युग्मित एसएसटी डिज़ाइन पैरामीटर
चुंबकीय घटकों, सॉफ्ट-स्विचिंग स्थितियों और अर्धचालक मापदंडों की गणना अलग-अलग कार्य पैकेजों के रूप में नहीं की जानी चाहिए।
प्रत्येक डिज़ाइन क्षेत्र दूसरों की परिचालन स्थितियों को बदलता है।
केवल आकार के लिए अनुकूलित ट्रांसफार्मर अत्यधिक रिसाव या परिसंचारी धारा पैदा कर सकता है। केवल कम चालन हानि के लिए चुने गए अर्धचालक को स्विचिंग स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है जो चुंबकीय सर्किट प्रदान नहीं कर सकता है। सैद्धांतिक रूप से मान्य सॉफ्ट-स्विचिंग स्थिति प्रोटोटाइप में विफल हो सकती है क्योंकि वास्तविक परजीवी नेटवर्क मॉडल से भिन्न होता है।
चुंबकीय पैरामीटर स्विचिंग स्थितियों को क्यों प्रभावित करते हैं?
डीएबी में, स्थानांतरण अधिष्ठापन प्रभावित करता है:
हस्तांतरित शक्ति
वर्तमान ढलान
चरम धारा
आरएमएस वर्तमान
प्रतिक्रियाशील ऊर्जा
स्विचिंग ट्रांज़िशन के लिए ऊर्जा उपलब्ध है
यदि प्रेरण बहुत छोटा है, तो वर्तमान तनाव तेजी से बढ़ सकता है। यदि यह बहुत बड़ा है, तो पावर-ट्रांसफर क्षमता या गतिशील प्रतिक्रिया प्रतिबंधात्मक हो सकती है।
सही मान वोल्टेज अनुपात, स्विचिंग आवृत्ति, मॉड्यूलेशन विधि, पावर स्तर और अर्धचालक व्यवहार पर निर्भर करता है।
एलएलसी कनवर्टर में, (L_r), (L_m), और (C_r) लाभ वक्र और गुंजयमान आवृत्तियों को परिभाषित करते हैं। वे परिसंचारी धारा, चुंबकीय धारा, स्विचिंग-आवृत्ति रेंज और सॉफ्ट-स्विचिंग सीमाओं को भी प्रभावित करते हैं।
इन्सुलेशन या थर्मल प्रदर्शन में सुधार करने के उद्देश्य से एक ट्रांसफार्मर संशोधन इसके रिसाव और चुंबकीयकरण अधिष्ठापन को बदल सकता है। यह कनवर्टर को उसके इच्छित ऑपरेटिंग क्षेत्र से दूर ले जा सकता है।
इसलिए चुंबकीय डिज़ाइन को कोर आकार और तांबे के नुकसान से अधिक पर विचार करना चाहिए। इसे यह भी संबोधित करना चाहिए:
कार्यात्मक रिसाव या गुंजयमान प
एक सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर को सेमीकंडक्टर स्विच के साथ पुनर्निर्मित पारंपरिक ट्रांसफार्मर के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। वह व्याख्या बहुत संकीर्ण है और अक्सर गलत टोपोलॉजी, घटक और सत्यापन प्राथमिकताओं की ओर ले जाती है।
बुनियादी वोल्टेज स्टेप-डाउन और आइसोलेशन फ़ंक्शन के लिए, पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर को बदलना मुश्किल रहता है। यह कुशल, टिकाऊ, अपेक्षाकृत किफायती और फील्ड कर्मियों के लिए परिचित है। एक सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर का इंजीनियरिंग मूल्य तब स्पष्ट हो जाता है जब कई कार्यों को एक नियंत्रणीय पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के भीतर संयोजित किया जाना चाहिए।
इन कार्यों में वोल्टेज परिवर्तन, गैल्वेनिक अलगाव, एसी/डीसी रूपांतरण, पृथक डीसी/डीसी रूपांतरण, नियंत्रित बिजली प्रवाह, सुलभ डीसी पोर्ट और बिजली-गुणवत्ता प्रबंधन शामिल हो सकते हैं। एक बार जब इन आवश्यकताओं पर एक साथ विचार किया जाता है, तो टोपोलॉजी चयन व्यक्तिगत कनवर्टर सर्किट के बीच तुलना के बजाय सिस्टम-स्तरीय डिज़ाइन निर्णय बन जाता है।
एक व्यावहारिक विकास क्रम है:
टोपोलॉजी चयन → पैरामीटर डिज़ाइन → इंजीनियरिंग सत्यापन
ये चरण अन्योन्याश्रित हैं। एक टोपोलॉजी जो सर्किट विश्लेषण के दौरान उपयुक्त प्रतीत होती है, चुंबकीय डिजाइन, अर्धचालक तनाव गणना, प्रकाश-भार परीक्षण, इन्सुलेशन मूल्यांकन, थर्मल विश्लेषण, या दोष-संचालन सत्यापन के बाद अव्यावहारिक हो सकती है।
सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर क्या है?
ईटीएच ज्यूरिखएक का वर्णन करता हैठोस-अवस्था ट्रांसफार्मर, या एसएसटी, विद्युत प्रणालियों के बीच गैल्वेनिक रूप से पृथक पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के रूप में। यह एसी/डीसी रूपांतरण, डीसी/डीसी रूपांतरण, पावर-फ्लो नियंत्रण, डीसी एक्सेस और ग्रिड-समर्थन क्षमताओं जैसे कार्यों के साथ वोल्टेज परिवर्तन और अलगाव को संयोजित करने के लिए नियंत्रित बिजली रूपांतरण का उपयोग करता है। (pes-publications.ee.ethz.ch)
एक एकीकृत पावर-इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस के रूप में एसएसटी
एसएसटी की परिभाषित विशेषता केवल स्विचिंग उपकरणों का उपयोग नहीं है। इसका मुख्य मूल्य उन कार्यों को एकीकृत करने में निहित है जिनके लिए अन्यथा कई अलग-अलग उपकरणों या रूपांतरण चरणों की आवश्यकता होगी।
एक एसएसटी बिजली हस्तांतरण के परिमाण और दिशा दोनों को नियंत्रित करते हुए विद्युत अलगाव प्रदान कर सकता है। यह एक मध्यवर्ती डीसी लिंक बना सकता है, एक विनियमित डीसी आउटपुट प्रदान कर सकता है, एसी लोड के साथ इंटरफ़ेस प्रदान कर सकता है, या ग्रिड कनेक्शन पर बिजली-गुणवत्ता कार्यों का समर्थन कर सकता है।
इससे तुलना का आधार बदल जाता है.
एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर का मूल्यांकन मुख्य रूप से एक निष्क्रिय वोल्टेज-रूपांतरण और अलगाव उपकरण के रूप में किया जाता है। एक एसएसटी का मूल्यांकन एक पूर्ण पावर-इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली के रूप में किया जाना चाहिए जिसमें अर्धचालक स्विच, चुंबकीय घटक, कैपेसिटर, गेट ड्राइवर, नियंत्रण लूप, सुरक्षा कार्य, थर्मल पथ और एक इन्सुलेशन संरचना शामिल है।
इसलिए इसकी उपयुक्तता अनुप्रयोग पर निर्भर है। एक एसएसटी स्वचालित रूप से बेहतर नहीं है क्योंकि यह सक्रिय नियंत्रण प्रदान करता है, और एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर केवल इसलिए अप्रचलित नहीं है क्योंकि इसमें पावर-इलेक्ट्रॉनिक कार्यक्षमता का अभाव है।
क्यों एक पारंपरिक ट्रांसफार्मर बुनियादी स्टेप-डाउन अनुप्रयोगों के लिए मजबूत रहता है
जब आवश्यकता भरोसेमंद वोल्टेज परिवर्तन और गैल्वेनिक अलगाव तक सीमित होती है, तो एक पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर अभी भी एक मजबूत इंजीनियरिंग बेसलाइन प्रदान करता है।
| तुलना आयाम | पारंपरिक लाइन-फ़्रीक्वेंसी ट्रांसफार्मर | सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर | इंजीनियरिंग व्याख्या |
|---|---|---|---|
| वोल्टेज परिवर्तन | बेसिक कार्यक्रम | एक बड़े आर्किटेक्चर के भीतर एक कार्य | अकेले वोल्टेज रूपांतरण शायद ही कभी एसएसटी को उचित ठहराता है |
| विद्युत अपघटन | चुंबकीय संरचना में निहित | एक पृथक विद्युत-रूपांतरण चरण के माध्यम से कार्यान्वित किया गया | एसएसटी अलगाव चुंबकीय और इन्सुलेशन डिजाइन पर निर्भर करता है |
| एसी/डीसी रूपांतरण | अलग उपकरण की आवश्यकता है | एकीकृत किया जा सकता है | तब उपयोगी जब एक मध्यवर्ती डीसी लिंक की आवश्यकता होती है |
| डीसी/डीसी रूपांतरण | अलग उपकरण की आवश्यकता है | एकीकृत किया जा सकता है | डीसी वोल्टेज स्तरों के बीच नियंत्रित रूपांतरण का समर्थन करता है |
| विद्युत-प्रवाह नियंत्रण | मुख्यतः निष्क्रिय | सक्रिय रूप से नियंत्रणीय | द्विदिशात्मक या मल्टीपोर्ट सिस्टम में महत्वपूर्ण |
| डीसी-पोर्ट पहुंच | अतिरिक्त रूपांतरण हार्डवेयर की आवश्यकता है | एसएसटी आर्किटेक्चर में शामिल किया जा सकता है | ऊर्जा भंडारण और डीसी वितरण के लिए प्रासंगिक |
| बिजली-गुणवत्ता वाले कार्य | बाहरी उपकरण की आवश्यकता है | फ्रंट-एंड चरण में शामिल किया जा सकता है | मूल्य वास्तविक ग्रिड आवश्यकता पर निर्भर करता है |
| कार्यकुशलता की स्थिति | बुनियादी ट्रांसफार्मर सेवा के लिए मजबूत | रूपांतरण चरणों और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है | कोई सार्वभौमिक एसएसटी दक्षता लाभ नहीं माना जाना चाहिए |
| सेवा जीवन | परिपक्व और अच्छी तरह से स्थापित | अर्धचालक, कैपेसिटर, कूलिंग, इन्सुलेशन और नियंत्रण हार्डवेयर पर निर्भर करता है | तुलना के लिए समतुल्य परिचालन स्थितियों की आवश्यकता होती है |
| लागत की स्थिति | सरल परिवर्तन के लिए मजबूत | बेहतर कार्यात्मक एकीकरण अधिक हार्डवेयर और नियंत्रण का परिचय देता है | लागत का मूल्यांकन सिस्टम स्तर पर किया जाना चाहिए |
| क्षेत्र परिचित | उच्च | पावर-इलेक्ट्रॉनिक्स और नियंत्रण विशेषज्ञता की आवश्यकता है | रखरखाव क्षमता प्रौद्योगिकी चयन को प्रभावित करती है |
प्रासंगिक प्रश्न यह नहीं है कि क्या एसएसटी हर श्रेणी में पारंपरिक ट्रांसफार्मर से बेहतर प्रदर्शन करता है। यह है कि अतिरिक्त सिस्टम जटिलता को उचित ठहराने के लिए एप्लिकेशन को नियंत्रणीय रूपांतरण, डीसी एक्सेस, पावर-फ्लो प्रबंधन और कार्यात्मक एकीकरण से पर्याप्त लाभ मिलता है या नहीं।
एसएसटी आर्किटेक्चर पावर-रूपांतरण कार्यों को कैसे विभाजित करता है
थ्री-स्टेज सॉलिड-स्टेट ट्रांसफार्मर आर्किटेक्चर
एक सामान्य एसएसटी आर्किटेक्चर रूपांतरण प्रक्रिया को तीन प्रमुख चरणों में अलग करता है:
एक ग्रिड-साइड एसी/डीसी चरण
एक पृथक डीसी/डीसी चरण
एक लोड-साइड इन्वर्टर या विनियमित डीसी आउटपुट चरण
यह एकमात्र संभावित SST कॉन्फ़िगरेशन नहीं है. मॉड्यूलर, मैट्रिक्स-प्रकार, पृथक-फ्रंट-एंड, पृथक-बैक-एंड और बहुस्तरीय आर्किटेक्चर इन कार्यों को अलग-अलग तरीके से व्यवस्थित कर सकते हैं।
तीन चरण वाला मॉडल फिर भी यह समझने के लिए एक व्यावहारिक रूपरेखा प्रदान करता है कि दो प्रमुख टोपोलॉजी निर्णय आम तौर पर कहां होते हैं:
ग्रिड-फेसिंग चरण में दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय रूपांतरण
पृथक डीसी/डीसी चरण में डीएबी बनाम एलएलसी रूपांतरण
फ्रंट-एंड एसी/डीसी रूपांतरण
फ्रंट-एंड चरण एसएसटी को एसी सिस्टम से जोड़ता है और एक नियंत्रित डीसी लिंक स्थापित करता है। एप्लिकेशन के आधार पर, यह नियंत्रित बिजली प्रवाह का प्रबंधन भी कर सकता है और आवश्यक बिजली-गुणवत्ता कार्यों का समर्थन कर सकता है।
दो-स्तरीय और तीन-स्तरीय संरचना के बीच का चुनाव प्रभावित करता है:
सेमीकंडक्टर वोल्टेज तनाव
स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण
फ़िल्टर आवश्यकताएँ
सेमीकंडक्टर गिनती
गेट-ड्राइवर आवश्यकताएँ
जटिलता पर नियंत्रण रखें
सुरक्षा अनुक्रमण
सिस्टम स्केलेबिलिटी
कम अर्धचालक गणना हमेशा सबसे महत्वपूर्ण उद्देश्य नहीं होती है। उच्च डीसी-लिंक वोल्टेज पर, प्रत्येक डिवाइस पर रखा गया अवरोधक वोल्टेज प्रमुख सीमा बन सकता है।
एक बहुस्तरीय टोपोलॉजी इस वोल्टेज तनाव को वितरित कर सकती है, लेकिन यह अतिरिक्त स्विचिंग स्थिति, कैपेसिटर या क्लैंपिंग पथ और संतुलन आवश्यकताओं का परिचय देती है। इसलिए टोपोलॉजी का मूल्यांकन अकेले डिवाइस गिनती के बजाय पूर्ण कनवर्टर के हिस्से के रूप में किया जाना चाहिए।
पृथक डीसी/डीसी रूपांतरण
पृथक डीसी/डीसी चरण विद्युत डोमेन के बीच गैल्वेनिक अलगाव को बनाए रखते हुए उच्च या मध्यम आवृत्ति ट्रांसफार्मर के माध्यम से बिजली स्थानांतरित करता है।
इस चरण को ट्रांसफार्मर डिज़ाइन से स्वतंत्र रूप से नहीं चुना जा सकता है। लीकेज इंडक्शन, मैग्नेटाइजिंग इंडक्शन, गुंजयमान घटक, स्विचिंग फ्रीक्वेंसी, सेमीकंडक्टर कैपेसिटेंस, डेड टाइम और मॉड्यूलेशन रणनीति सभी पावर ट्रांसफर और सॉफ्ट-स्विचिंग व्यवहार को प्रभावित करते हैं।
डीएबी और एलएलसी दोनों महत्वपूर्ण उम्मीदवार हैं, लेकिन वे विभिन्न पावर-ट्रांसफर तंत्र का उपयोग करते हैं। उनकी उपयुक्तता इस पर निर्भर करती है:
आवश्यक विद्युत-प्रवाह दिशा
इनपुट-टू-आउटपुट वोल्टेज अनुपात
आवश्यक लाभ सीमा
अपेक्षित लोड प्रोफ़ाइल
सॉफ्ट-स्विचिंग रेंज
चुंबकीय-घटक डिजाइन
परिसंचारी-वर्तमान सीमाएँ
नियंत्रण क्षमता
एसएसटी फ्रंट-एंड चरणों के लिए दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय कनवर्टर टोपोलॉजी
दो-स्तरीय कनवर्टर और तीन-स्तरीय कनवर्टर की तुलना केवल स्विचों की गिनती या एक शिखर-दक्षता मान की तुलना करके नहीं की जानी चाहिए।
एक उपयोगी तुलना परिचालन आवश्यकताओं से शुरू होती है:
डीसी-लिंक वोल्टेज क्या है?
प्रत्येक अर्धचालक को किस अवरोधक वोल्टेज का सामना करना होगा?
कौन सा स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण स्वीकार्य है?
किस फ़िल्टरिंग की आवश्यकता है?
प्रोजेक्ट कितनी नियंत्रण जटिलता का समर्थन कर सकता है?
क्या टोपोलॉजी को तटस्थ-बिंदु या कैपेसिटर-वोल्टेज संतुलन की आवश्यकता होती है?
क्या असामान्य स्विचिंग स्थिति और गलती की स्थिति को मान्य किया जा सकता है?
दो-स्तरीय कनवर्टर कैसे संचालित होता है
एक पारंपरिक दो-स्तरीय स्विचिंग लेग अपने आउटपुट नोड को सकारात्मक और नकारात्मक डीसी-लिंक रेल के बीच परिवर्तित करता है।
इसलिए मुख्य स्विचिंग उपकरणों को प्रासंगिक पूर्ण डीसी-लिंक वोल्टेज का सामना करना होगा, जिसमें स्विचिंग ओवरशूट, क्षणिक घटनाओं, सुरक्षा प्रतिक्रिया और व्युत्पन्न के लिए आवश्यक मार्जिन शामिल है।
दो-स्तरीय संरचना में तीन-स्तरीय कार्यान्वयन की तुलना में कम वोल्टेज स्थिति और आम तौर पर कम सक्रिय और क्लैंपिंग डिवाइस होते हैं। यह सरल हो सकता है:
गेट ड्राइविंग
मॉडुलन
सुरक्षा तर्क
शटडाउन अनुक्रमण
पीसीबी लेआउट
दोष विश्लेषण
ट्रेड-ऑफ यह है कि स्विचिंग नोड पूर्ण डीसी-लिंक वोल्टेज संक्रमण का अनुभव करता है। यह वोल्टेज चरण स्विचिंग हानि, विद्युत चुम्बकीय तनाव, सामान्य-मोड व्यवहार और वर्तमान तरंग और उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक फ़िल्टरिंग को प्रभावित करता है।
उच्च डीसी-लिंक वोल्टेज पर, डिवाइस का चयन प्रतिबंधात्मक हो सकता है। पर्याप्त अवरोधक वोल्टेज वाला अर्धचालक चालन हानि, स्विचिंग हानि, स्विचिंग गति और थर्मल प्रदर्शन के बीच वांछित संतुलन प्रदान नहीं कर सकता है।
इसलिए दो-स्तरीय टोपोलॉजी स्वाभाविक रूप से निम्नतर नहीं है। यह तब आकर्षक बना रहता है जब डिवाइस तनाव, फ़िल्टरिंग, स्विचिंग आवृत्ति, इन्सुलेशन और थर्मल आवश्यकताओं को अनावश्यक बहुस्तरीय जटिलता पेश किए बिना पूरा किया जा सकता है।
तीन-स्तरीय एनपीसी कनवर्टर वोल्टेज तनाव कैसे वितरित करता है
तीन-स्तरीय न्यूट्रल-पॉइंट-क्लैम्प्ड कनवर्टर तीन स्विचिंग-नोड वोल्टेज स्तर बनाने के लिए एक स्प्लिट डीसी लिंक और क्लैंपिंग पथ का उपयोग करता है:
(+V_{dc}/2)
(0)
(-V_{dc}/2)
इच्छित संतुलित स्थिति के तहत, आउटपुट या फ़िल्टर पर लागू वोल्टेज चरण को पारंपरिक दो-स्तरीय पैर के सापेक्ष कम किया जा सकता है।
स्विचिंग स्थिति, सुरक्षा रणनीति, वोल्टेज संतुलन और सटीक एनपीसी कार्यान्वयन के आधार पर, व्यक्तिगत डिवाइस कुल डीसी-लिंक ब्लॉकिंग ड्यूटी के लगभग आधे पर भी काम कर सकते हैं।
डिवाइस-वोल्टेज तनाव कम होने से उपलब्ध अर्धचालक विकल्पों का विस्तार हो सकता है। अंतिम उपकरण चयन में अभी भी चालन हानि, स्विचिंग हानि, क्षणिक मार्जिन, पैकेज व्यवहार और थर्मल बाधाओं पर विचार करना चाहिए।
वोल्टेज-तनाव लाभ अतिरिक्त डिज़ाइन आवश्यकताओं के साथ है। एनपीसी लेग में अधिक अर्धचालक उपकरण और क्लैंपिंग पथ होते हैं, और इसका सही संचालन सुरक्षित स्विचिंग अनुक्रम और स्थिर स्प्लिट-बस वोल्टेज पर निर्भर करता है।
650 वी उपकरणों के साथ संयुक्त 900 वी डीसी लिंक का उपयोग कभी-कभी बहुस्तरीय रूपांतरण के वोल्टेज-तनाव लाभ को दर्शाने के लिए किया जाता है। हालाँकि, टोपोलॉजी पहचान मायने रखती है।
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स TIDA-010957 की पहचान करता हैके तौर परतीन-स्तरीय उड़ान-संधारित्र कनवर्टर, एनपीसी कनवर्टर नहीं। डिज़ाइन 900 V तक के DC-लिंक वोल्टेज के साथ 650 V GaN उपकरणों के उपयोग को दर्शाता है, लेकिन इसे NPC-विशिष्ट संदर्भ डिज़ाइन के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।
सामान्य इंजीनियरिंग सिद्धांत वैध रहता है: एक बहुस्तरीय कनवर्टर अपनी स्विचिंग संरचना में वोल्टेज तनाव वितरित कर सकता है। यह विधि एनपीसी, सक्रिय एनपीसी, टी-टाइप, वियना और फ्लाइंग-कैपेसिटर टोपोलॉजी के बीच भिन्न है।
दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय एनपीसी कनवर्टर
तीन-स्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी में तटस्थ-बिंदु वोल्टेज संतुलन
स्प्लिट डीसी लिंक का मध्यबिंदु एक निष्क्रिय संदर्भ बिंदु के बजाय एक सक्रिय डिज़ाइन बाधा है।
विभिन्न स्विचिंग स्थिति और वर्तमान दिशाएं ऊपरी और निचले डीसी-लिंक कैपेसिटर को असमान रूप से चार्ज और डिस्चार्ज कर सकती हैं। यदि उनके वोल्टेज अलग हो जाते हैं, तो इच्छित (+V_{dc}/2), (0), और (-V_{dc}/2) स्तर अब सममित नहीं हैं।
यह असंतुलन प्रभावित कर सकता है:
सेमीकंडक्टर वोल्टेज तनाव
आउटपुट तरंगरूप गुणवत्ता
मॉडुलन व्यवहार
सुरक्षा मार्जिन
उपलब्ध स्विचिंग स्थितियाँ
नियंत्रक को तटस्थ-बिंदु धारा को प्रभावित करने के लिए अनावश्यक स्विचिंग स्थितियों का चयन करने या मॉड्यूलेशन अनुक्रम को समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है।
संतुलन क्षमता लोड दिशा, मॉड्यूलेशन इंडेक्स, पावर फैक्टर और पावर-फ्लो दिशा के साथ बदल सकती है। स्टार्टअप, शटडाउन, लाइट-लोड ऑपरेशन, पुनर्जनन और दोष पुनर्प्राप्ति के लिए भी सत्यापन की आवश्यकता होती है।
इसलिए कम नाममात्र डिवाइस तनाव एनपीसी टोपोलॉजी को स्वचालित रूप से लागू करना आसान नहीं बनाता है। अतिरिक्त राज्य प्रबंधन और मध्यबिंदु-नियंत्रण आवश्यकताओं के लिए कम स्विचिंग-नोड वोल्टेज चरण का आदान-प्रदान किया जाता है।
एनपीसी न्यूट्रल-प्वाइंट वोल्टेज संतुलन
दो-स्तरीय बनाम तीन-स्तरीय चयन मानदंड
| चयन कारक | दो स्तरीय टोपोलॉजी | त्रिस्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी | इंजीनियरिंग प्रभाव |
|---|---|---|---|
| स्विचिंग-नोड स्तर | दो | (+V_{dc}/2), (0), और (-V_{dc}/2) | तीन-स्तरीय ऑपरेशन प्रति संक्रमण वोल्टेज चरण को कम करता है |
| डिवाइस वोल्टेज ड्यूटी | प्रासंगिक पूर्ण डीसी-लिंक तनाव | इच्छित संतुलित स्थिति के तहत लगभग आधी-बस ड्यूटी | उपलब्ध अर्धचालक विकल्प भिन्न हो सकते हैं |
| सेमीकंडक्टर गिनती | निचला | उच्च | ड्राइविंग, लेआउट, सुरक्षा और विफलता विश्लेषण को प्रभावित करता है |
| स्थिति बदलना | से कम | अधिक | एनपीसी मॉड्यूलेशन और सत्यापन अधिक जटिल हैं |
| तटस्थ-बिंदु प्रबंधन | एक ही फॉर्म में होना जरूरी नहीं है | आवश्यक | असंतुलन तरंगरूप गुणवत्ता और डिवाइस तनाव को बदल सकता है |
| फ़िल्टर बोझ | बड़े वोल्टेज परिवर्तन से फ़िल्टरिंग आवश्यकताएँ बढ़ सकती हैं | छोटे वोल्टेज परिवर्तन कुछ फ़िल्टरिंग मांगों को कम कर सकते हैं | अंतिम फ़िल्टर आकार संपूर्ण ऑपरेटिंग डिज़ाइन पर निर्भर करता है |
| जटिलता पर नियंत्रण रखें | बुनियादी कार्यान्वयन में कम | उच्च | मॉड्यूलेशन और वोल्टेज संतुलन को समन्वित किया जाना चाहिए |
| सुरक्षा अनुक्रमण | अधिक प्रत्यक्ष | स्प्लिट डीसी लिंक और क्लैंपिंग पथों का ध्यान रखना चाहिए | असामान्य स्थितियों के लिए विस्तृत सत्यापन की आवश्यकता होती है |
| उच्च-वोल्टेज स्केलेबिलिटी | उच्च-वोल्टेज उपकरणों या श्रृंखला व्यवस्था की आवश्यकता हो सकती है | बहुस्तरीय तनाव वितरण से डिवाइस विकल्पों में सुधार हो सकता है | हार्डवेयर और नियंत्रण जटिलता बढ़ जाती है |
| सबसे उपयुक्त स्थिति | विद्युत आवश्यकताओं को सरल संरचना से पूरा किया जा सकता है | वोल्टेज-तनाव वितरण अतिरिक्त जटिलता को उचित ठहराता है | कोई भी टोपोलॉजी सार्वभौमिक रूप से श्रेष्ठ नहीं है |
दो-स्तरीय टोपोलॉजी आम तौर पर आकर्षक होती है जब सादगी, सुरक्षा स्पष्टता, दोष विश्लेषण और नियंत्रण परिपक्वता परियोजना पर हावी हो जाती है।
तीन-स्तरीय एनपीसी टोपोलॉजी तब अधिक आकर्षक हो जाती है जब डीसी-लिंक वोल्टेज, डिवाइस की उपलब्धता, तरंग रूप की आवश्यकताएं, या स्विचिंग प्रदर्शन वोल्टेज-तनाव वितरण को अतिरिक्त हार्डवेयर और मिडपॉइंट नियंत्रण को उचित ठहराने के लिए पर्याप्त मूल्यवान बनाते हैं।
पृथक डीसी/डीसी चरण के लिए डीएबी बनाम एलएलसी
पृथक डीसी/डीसी टोपोलॉजी का चयन टोपोलॉजी नाम के बजाय पूर्ण ऑपरेटिंग लिफाफे के अनुसार किया जाना चाहिए।
डीएबी और एलएलसी दोनों उच्च-आवृत्ति अलगाव का उपयोग करते हैं, लेकिन उनके ऊर्जा-स्थानांतरण तंत्र और प्राथमिक नियंत्रण चर अलग-अलग हैं। उनका चयन ट्रांसफार्मर के डिज़ाइन, वर्तमान तनाव, वोल्टेज लाभ, सॉफ्ट-स्विचिंग व्यवहार, द्विदिशात्मक संचालन और प्रकाश-लोड प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
डीएबी संचालन सिद्धांत और इंजीनियरिंग निर्णय कारक
एदोहरा सक्रिय पुल, या डीएबी, उच्च-आवृत्ति ट्रांसफार्मर के दोनों किनारों पर सक्रिय रूप से स्विच किए गए पुलों का उपयोग करता है।
क्योंकि दोनों पक्षों में सक्रिय स्विचिंग ब्रिज हैं, टोपोलॉजी स्वाभाविक रूप से नियंत्रित द्विदिशात्मक बिजली हस्तांतरण के लिए उपयुक्त है।
बिजली को आमतौर पर ब्रिज वोल्टेज के बीच समय संबंध को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। बुनियादी कार्यान्वयन में, इसे चरण-शिफ्ट नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। अधिक उन्नत मॉड्यूलेशन विधियाँ अतिरिक्त समय चर पेश कर सकती हैं।
ट्रांसफार्मर लीकेज इंडक्शन, या एक अतिरिक्त श्रृंखला इंडक्शन, पावर-ट्रांसफर तंत्र का हिस्सा है। यह पुलों के बीच बहने वाली धारा को आकार देता है और स्विचिंग ट्रांज़िशन के दौरान आवश्यक संग्रहीत ऊर्जा में योगदान देता है।
इससे लचीलापन और संवेदनशीलता दोनों पैदा होती है।
वही प्रेरण जो नियंत्रित बिजली हस्तांतरण को सक्षम बनाता है वह भी प्रभावित करता है:
वर्तमान ढलान
चरम धारा
आरएमएस वर्तमान
प्रतिक्रियाशील शक्ति
ऊर्जा का संचार
शून्य-वोल्टेज-स्विचिंग रेंज
एक बुनियादी चरण-शिफ्ट रणनीति अपेक्षाकृत प्रत्यक्ष हो सकती है, लेकिन यह व्यापक वोल्टेज अनुपात और लोड रेंज में इष्टतम प्रदर्शन की गारंटी नहीं देती है। अतिरिक्त मॉड्यूलेशन चर वर्तमान तनाव को कम कर सकते हैं या सॉफ्ट-स्विचिंग क्षेत्र का विस्तार कर सकते हैं, लेकिन वे नियंत्रण और अंशांकन जटिलता को भी बढ़ाते हैं।
प्रमुख डीएबी चयन कारक हैं:
क्या द्विदिश विद्युत प्रवाह की आवश्यकता है
अपेक्षित वोल्टेज अनुपात
आवश्यक पावर रेंज
स्वीकार्य परिसंचारी धारा
आवश्यक सॉफ्ट-स्विचिंग रेंज
उपलब्ध नियंत्रण क्षमता
ट्रांसफार्मर रिसाव-अधिष्ठापन लक्ष्य
स्टार्टअप, रिवर्सल और गलती-प्रतिक्रिया आवश्यकताएँ
एलएलसी परिचालन सिद्धांत और इंजीनियरिंग निर्णय कारक
एकएलएलसी गुंजयमान कनवर्टरतीन मुख्य गुंजयमान तत्वों द्वारा परिभाषित किया गया है:
गुंजयमान प्रेरकत्व (L_r)
ट्रांसफार्मर चुंबकीयकरण अधिष्ठापन (L_m)
गुंजयमान धारिता (C_r)
ट्रांसफॉर्मर लीकेज इंडक्शन के माध्यम से गुंजयमान इंडक्शन का आंशिक या पूरा कार्यान्वित किया जा सकता है। मैग्नेटाइजिंग इंडक्शन ट्रांसफार्मर की चुंबकीय संरचना से संबंधित है, जबकि गुंजयमान संधारित्र सामान्य रूप से बाहरी होता है।
वोल्टेज लाभ को मुख्य रूप से नेटवर्क की गुंजयमान आवृत्तियों के सापेक्ष स्विचिंग आवृत्ति को बदलकर नियंत्रित किया जाता है।
जब गुंजयमान टैंक को इच्छित उद्देश्य के अनुसार डिज़ाइन किया जाता है तो कनवर्टर अनुकूल स्विचिंग स्थितियाँ प्रदान कर सकता है:
इनपुट-वोल्टेज रेंज
आउटपुट वोल्टेज
लोड रेंज
स्विचिंग-फ़्रीक्वेंसी विंडो
लाभ की आवश्यकता
यदि आवश्यक रूपांतरण सीमा बहुत व्यापक हो जाती है, तो एलएलसी कनवर्टर को अपने पसंदीदा अनुनाद क्षेत्र से दूर संचालित करने की आवश्यकता हो सकती है। यह परिसंचारी धारा को बढ़ा सकता है, स्विचिंग-फ़्रीक्वेंसी रेंज का विस्तार कर सकता है, चुंबकीय डिज़ाइन को जटिल बना सकता है, या उपलब्ध सॉफ्ट-स्विचिंग मार्जिन को कम कर सकता है।
इसलिए यह कथन कि एलएलसी कनवर्टर शून्य-वोल्टेज स्विचिंग प्रदान करता है, इसे बिना शर्त के रूप में नहीं समझा जाना चाहिए।
वास्तविक सॉफ्ट-स्विचिंग सीमा इस पर निर्भर करती है:
भार
गुंजयमान-टैंक पैरामीटर
चुम्बकित करने वाली धारा
सिग्नल के निष्क्रिय रहने का अंतराल
डिवाइस कैपेसिटेंस
आवश्यक वोल्टेज लाभ
आवृत्ति बदलना
एक पारंपरिक एलएलसी चरण द्वितीयक पक्ष पर निष्क्रिय सुधार का भी उपयोग कर सकता है। उस व्यवस्था को दोनों तरफ सक्रिय पुलों वाले डीएबी के समान द्विदिश क्षमता प्रदान करने वाला नहीं माना जाना चाहिए।
डीएबी बनाम एलएलसी पृथक डीसी/डीसी टोपोलॉजी
डीएबी बनाम एलएलसी चयन मानदंड
| डिज़ाइन मानदंड | डी ए बी | एलएलसी | चयन निहितार्थ |
|---|---|---|---|
| शक्ति-प्रवाह दिशा | नियंत्रित द्विदिशीय स्थानांतरण के लिए स्वाभाविक रूप से उपयुक्त | द्वितीयक-पक्ष कार्यान्वयन पर निर्भर करता है | जब रिवर्स पावर प्रवाह आवश्यक होता है तो डीएबी आमतौर पर अधिक प्रत्यक्ष होता है |
| मुख्य नियंत्रण चर | ब्रिज टाइमिंग और चरण संबंध | अनुनाद के सापेक्ष स्विचिंग आवृत्ति | नियंत्रण आर्किटेक्चर मौलिक रूप से भिन्न हैं |
| ऊर्जा-स्थानांतरण तत्व | श्रृंखला या रिसाव अधिष्ठापन | (L_r), (L_m), और (C_r) गुंजयमान नेटवर्क | चुंबकीय डिज़ाइन विभिन्न बाधाओं का पालन करता है |
| वोल्टेज-लाभ सीमा | वोल्टेज अनुपात और मॉड्यूलेशन से प्रभावित | गुंजयमान-टैंक लाभ और आवृत्ति रेंज द्वारा निर्धारित | व्यापक लाभ आवश्यकताएं किसी भी टोपोलॉजी को अलग तरह से चुनौती दे सकती हैं |
| नरम स्विचिंग | वर्तमान, संग्रहीत आगमनात्मक ऊर्जा, डिवाइस कैपेसिटेंस और मॉड्यूलेशन पर निर्भर करता है | टैंक डिज़ाइन, चुम्बकित धारा, भार, आवृत्ति और मृत समय पर निर्भर करता है | न ही फुल-रेंज सॉफ्ट स्विचिंग की गारंटी देता है |
| हल्का-फुल्का व्यवहार | स्थानांतरित धारा कम होने पर ZVS सीमा संकीर्ण हो सकती है | विनियमन के लिए व्यापक आवृत्ति रेंज या समर्पित प्रकाश-लोड मोड की आवश्यकता हो सकती है | लाइट-लोड परीक्षण अलग से किया जाना चाहिए |
| प्रवाहित धारा | वोल्टेज-अनुपात बेमेल या अनुपयुक्त मॉड्यूलेशन के साथ बढ़ सकता है | पसंदीदा अनुनाद क्षेत्र से दूर संचालन करने पर वृद्धि हो सकती है | ऑपरेटिंग मानचित्र पर आरएमएस करंट की जाँच की जानी चाहिए |
| जटिलता पर नियंत्रण रखें | मूल चरण परिवर्तन प्रत्यक्ष है; अनुकूलित मॉड्यूलेशन अधिक जटिल है | फ़्रिक्वेंसी नियंत्रण प्रत्यक्ष है, लेकिन व्यापक-श्रेणी अनुकूलन कठिन बना हुआ है | आवश्यक प्रदर्शन वास्तविक नियंत्रण बोझ निर्धारित करता है |
| चुंबकीय एकीकरण | रिसाव या श्रृंखला प्रेरण कार्यात्मक है | गुंजयमान और चुंबकीय प्रेरक प्रेरक क्रियाशील होते हैं | ट्रांसफार्मर डिज़ाइन को टोपोलॉजी डिज़ाइन से अलग नहीं किया जा सकता है |
| सबसे उपयुक्त स्थिति | सक्रिय द्विदिश स्थानांतरण और लचीला नियंत्रण | एक परिभाषित लाभ विंडो के भीतर गुंजयमान संचालन | एप्लिकेशन आवश्यकताएँ पसंदीदा टोपोलॉजी निर्धारित करती हैं |
जब नियंत्रित द्विदिशीय बिजली हस्तांतरण एक मूलभूत आवश्यकता होती है तो डीएबी आम तौर पर अधिक प्रत्यक्ष विकल्प होता है।
एलएलसी आकर्षक हो सकता है जब ऑपरेटिंग रेंज स्पष्ट रूप से परिभाषित हो और गुंजयमान टैंक अधिकांश कर्तव्य चक्र के लिए अनुकूल परिस्थितियों के करीब रह सकता है।
निर्णय एकल शिखर-दक्षता परिणाम पर आधारित नहीं होना चाहिए। एक सार्थक तुलना के लिए समतुल्य वोल्टेज अनुपात, बिजली स्तर, अर्धचालक प्रौद्योगिकियों, चुंबकीय बाधाओं, शीतलन स्थितियों, स्विचिंग आवृत्तियों और लोड बिंदुओं की आवश्यकता होती है।
एसएसटी डिज़ाइन को मैग्नेटिक्स, सॉफ्ट स्विचिंग और सेमीकंडक्टर पैरामीटर्स का समन्वय करना चाहिए
युग्मित एसएसटी डिज़ाइन पैरामीटर
चुंबकीय घटकों, सॉफ्ट-स्विचिंग स्थितियों और अर्धचालक मापदंडों की गणना अलग-अलग कार्य पैकेजों के रूप में नहीं की जानी चाहिए।
प्रत्येक डिज़ाइन क्षेत्र दूसरों की परिचालन स्थितियों को बदलता है।
केवल आकार के लिए अनुकूलित ट्रांसफार्मर अत्यधिक रिसाव या परिसंचारी धारा पैदा कर सकता है। केवल कम चालन हानि के लिए चुने गए अर्धचालक को स्विचिंग स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है जो चुंबकीय सर्किट प्रदान नहीं कर सकता है। सैद्धांतिक रूप से मान्य सॉफ्ट-स्विचिंग स्थिति प्रोटोटाइप में विफल हो सकती है क्योंकि वास्तविक परजीवी नेटवर्क मॉडल से भिन्न होता है।
चुंबकीय पैरामीटर स्विचिंग स्थितियों को क्यों प्रभावित करते हैं?
डीएबी में, स्थानांतरण अधिष्ठापन प्रभावित करता है:
हस्तांतरित शक्ति
वर्तमान ढलान
चरम धारा
आरएमएस वर्तमान
प्रतिक्रियाशील ऊर्जा
स्विचिंग ट्रांज़िशन के लिए ऊर्जा उपलब्ध है
यदि प्रेरण बहुत छोटा है, तो वर्तमान तनाव तेजी से बढ़ सकता है। यदि यह बहुत बड़ा है, तो पावर-ट्रांसफर क्षमता या गतिशील प्रतिक्रिया प्रतिबंधात्मक हो सकती है।
सही मान वोल्टेज अनुपात, स्विचिंग आवृत्ति, मॉड्यूलेशन विधि, पावर स्तर और अर्धचालक व्यवहार पर निर्भर करता है।
एलएलसी कनवर्टर में, (L_r), (L_m), और (C_r) लाभ वक्र और गुंजयमान आवृत्तियों को परिभाषित करते हैं। वे परिसंचारी धारा, चुंबकीय धारा, स्विचिंग-आवृत्ति रेंज और सॉफ्ट-स्विचिंग सीमाओं को भी प्रभावित करते हैं।
इन्सुलेशन या थर्मल प्रदर्शन में सुधार करने के उद्देश्य से एक ट्रांसफार्मर संशोधन इसके रिसाव और चुंबकीयकरण अधिष्ठापन को बदल सकता है। यह कनवर्टर को उसके इच्छित ऑपरेटिंग क्षेत्र से दूर ले जा सकता है।
इसलिए चुंबकीय डिज़ाइन को कोर आकार और तांबे के नुकसान से अधिक पर विचार करना चाहिए। इसे यह भी संबोधित करना चाहिए:
कार्यात्मक रिसाव या गुंजयमान प
