Wandler:

Der Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Der Wechselrichter wird für die Notstromversorgung in einem Haus verwendet. Der Wechselrichter wird in einigen Flugzeugsystemen verwendet, um einen Teil der Gleichstromleistung des Flugzeugs in Wechselstrom umzuwandeln. Der Wechselstrom wird hauptsächlich für elektrische Geräte wie Licht, Radar, Radio, Motor und andere Geräte verwendet.

Mehrstufiger Wechselrichter:

Heutzutage erfordern viele industrielle Anwendungen eines Tages hohe Leistung. Einige Geräte in der Industrie benötigen jedoch für ihren Betrieb mittlere oder niedrige Leistung. Die Verwendung einer Hochleistungsquelle für alle Industrielasten kann sich für einige Motoren, die eine hohe Leistung benötigen, als vorteilhaft erweisen, während die anderen Lasten beschädigt werden können. Einige Mittelspannungsmotorantriebe und Versorgungsanwendungen erfordern Mittelspannung. Der mehrstufige Wechselrichter wird seit 1975 als Alternative in Hochleistungs- und Mittelspannungssituationen eingeführt. Der Multilevel-Wechselrichter ist wie ein Wechselrichter und wird für industrielle Anwendungen als Alternative in Hochleistungs- und Mittelspannungssituationen verwendet.

Mehrstufiger Wechselrichter

Allgemeine DC-AC-Wechselrichterschaltung

Der Mehrebenenwandler muss eine hohe Ausgangsleistung von der Mittelspannungsquelle liefern. Quellen wie Batterien, Superkondensatoren und das Solarpanel sind Mittelspannungsquellen. Der mehrstufige Wechselrichter besteht aus mehreren Schaltern. Beim mehrstufigen Wechselrichter sind die Winkel der Anordnungsschalter sehr wichtig.

Arten von Multilevel-Wechselrichtern:

Es gibt drei Arten von Wechselrichtern mit mehreren Ebenen.

Diodengeklemmter Mehrebenen-Wechselrichter
Fliegende Kondensatoren Mehrebenen-Wechselrichter
Kaskadierter H-Brücken-Multilevel-Wechselrichter

Diodengeklemmter Multilevel-Wechselrichter:

“eine Vakuumpumpe wird verwendet, um ”

Das Hauptkonzept dieses Wechselrichters besteht in der Verwendung von Dioden und liefert die mehreren Spannungspegel über die verschiedenen Phasen an die in Reihe geschalteten Kondensatorbänke. Eine Diode überträgt eine begrenzte Spannungsmenge, wodurch die Belastung anderer elektrischer Geräte verringert wird. Die maximale Ausgangsspannung beträgt die Hälfte der Eingangsgleichspannung. Dies ist der Hauptnachteil des mehrstufigen Wechselrichters mit Diodenklemmung. Dieses Problem kann durch Erhöhen der Schalter, Dioden und Kondensatoren gelöst werden. Aufgrund der Probleme beim Kondensatorausgleich sind diese auf die drei Ebenen beschränkt. Diese Art von Wechselrichtern bietet aufgrund der für alle Schaltgeräte verwendeten Grundfrequenz einen hohen Wirkungsgrad und ist eine einfache Methode für Back-to-Back-Stromübertragungssysteme.

Beispiel: 5-Pegel-Diodenklemme-Mehrebenen-Wechselrichter, 9-Pegel-Dioden-geklemmter Mehrebenen-Wechselrichter.

Der 5-Pegel-Dioden-geklemmte Mehrebenen-Wechselrichter verwendet Schalter, Dioden, bei denen ein einzelner Kondensator verwendet wird, sodass die Ausgangsspannung die Hälfte des Eingangs-Gleichstroms beträgt.
Der 9-stufige diodengeklemmte Mehrebenen-Wechselrichter verwendet Schalter, Diodenkondensatoren sind doppelt so hoch wie die 5-stufigen diodengeklemmten Wechselrichter. Die Ausgabe ist also mehr als die Eingabe.

5-stufiger, diodengeklemmter Multilevel-Wechselrichter

Anwendungen von diodengeklemmten Multilevel-Wechselrichtern:

Statische Var-Kompensation
Motorantriebe mit variabler Drehzahl
Hochspannungssystemverbindungen
Hochspannungs-DC- und AC-Übertragungsleitungen

Fliegende Kondensatoren Multilevel-Wechselrichter:

Das Hauptkonzept dieses Wechselrichters besteht in der Verwendung von Kondensatoren. Es handelt sich um eine Reihenschaltung von kondensatorgeklemmten Schaltzellen. Die Kondensatoren übertragen die begrenzte Spannung an elektrische Geräte. In diesem Wechselrichter sind die Schaltzustände wie im diodengeklemmten Wechselrichter. Bei diesem Typ von Mehrebenen-Wechselrichtern sind keine Klemmdioden erforderlich. Der Ausgang ist die Hälfte der Eingangsgleichspannung. Dies ist ein Nachteil des mehrstufigen Wechselrichters mit fliegenden Kondensatoren. Es hat auch die Schaltredundanz innerhalb der Phase, um die fliegenden Kondensatoren auszugleichen. Es kann sowohl den Wirk- als auch den Blindleistungsfluss steuern. Aufgrund des Hochfrequenzschaltens treten jedoch Schaltverluste auf.

EX: 5-stufiger Flugkondensator-Mehrebenen-Wechselrichter, 9-stufiger Flugkondensator-Mehrebenen-Wechselrichter.

Dieser Wechselrichter ist der gleiche wie der diodengeklemmte Multi-Wechselrichter
In diesem Wechselrichter werden nur Schalter und Kondensatoren verwendet.

5-stufige Flugkondensatoren Multilevel-Wechselrichter

Anwendungen von Flugkondensatoren Multilevel-Wechselrichter

Induktionsmotorsteuerung über DTC-Schaltung (Direct Torque Control)
Statisch war Generation
Sowohl AC-DC- als auch DC-AC-Konvertierungsanwendungen
Konverter mit harmonischer Verzerrungsfähigkeit
Sinusgleichrichter

Kaskadierter H-Brücken-Multilevel-Wechselrichter:

Der kaskadierte H-Braut-Multilevel-Wechselrichter verwendet Kondensatoren und Schalter und benötigt weniger Komponenten in jeder Ebene. Diese Topologie besteht aus einer Reihe von Leistungsumwandlungszellen, und die Leistung kann leicht skaliert werden. Die Kombination aus Kondensatoren und Schalterpaar wird als H-Brücke bezeichnet und gibt die separate Eingangsgleichspannung für jede H-Brücke an. Es besteht aus H-Brückenzellen und jede Zelle kann die drei verschiedenen Spannungen wie Null, positive Gleichspannung und negative Gleichspannung liefern. Einer der Vorteile dieses Typs von mehrstufigen Wechselrichtern besteht darin, dass er im Vergleich zu Wechselrichtern mit Diodenklemmung und fliegenden Kondensatoren weniger Komponenten benötigt. Der Preis und das Gewicht des Wechselrichters sind geringer als die der beiden Wechselrichter. Soft-Switching ist durch einige der neuen Schaltmethoden möglich.

Mehrstufige Kaskadenwechselrichter werden verwendet, um den sperrigen Transformator zu eliminieren, der bei herkömmlichen Mehrphasenwechselrichtern erforderlich ist, Klemmdioden, die bei diodengeklemmten Wechselrichtern erforderlich sind, und fliegende Kondensatoren, die bei fliegenden Kondensatorwechselrichtern erforderlich sind. Diese erfordern jedoch eine große Anzahl isolierter Spannungen, um jede Zelle zu versorgen.

Beispiel: 5-H-Brücken-Multilevel-Wechselrichter, 9-H-Brücken-geklemmter Multilevel-Wechselrichter.

Dieser Wechselrichter ist auch derselbe wie der diodengeklemmte Multi-Wechselrichter.

5- H-Brücken-Multilevel-Wechselrichter

Anwendungen von kaskadierten H-Brücken-Multilevel-Wechselrichtern

Motorantriebe
Aktive Filter
Elektrofahrzeug fährt
Auslastung der Gleichstromquelle
Leistungsfaktorkompensatoren
Back-to-Back-Frequenzverbindungssysteme
Schnittstelle zu erneuerbaren Energiequellen.

Vorteile von Multilevel-Wechselrichtern:

Der Mehrebenenkonverter hat mehrere Vorteile, nämlich:

1. Gleichtaktspannung:

Die mehrstufigen Wechselrichter erzeugen eine Gleichtaktspannung, reduzieren die Belastung des Motors und beschädigen den Motor nicht.

2. Eingangsstrom:

Multilevel-Wechselrichter können Eingangsstrom mit geringer Verzerrung ziehen

3. Schaltfrequenz:

Der Mehrebenen-Wechselrichter kann sowohl bei Grundschaltfrequenzen arbeiten, die eine höhere Schaltfrequenz als auch eine niedrigere Schaltfrequenz sind. Es ist zu beachten, dass die niedrigere Schaltfrequenz einen geringeren Schaltverlust bedeutet und ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.

4. Reduzierte harmonische Verzerrung:

Die selektive Oberschwingungseliminierungstechnik zusammen mit der mehrstufigen Topologie führt dazu, dass die gesamte harmonische Verzerrung in der Ausgangswellenform ohne Verwendung einer Filterschaltung gering wird.