درمیانے-ہائی وولٹیج پاور الیکٹرانک ٹرانسفارمرز II کی ٹوپولوجی اور کنٹرول ایپلی کیشنز کا جائزہ

2 PET مجموعی ساخت کا انتخاب

پی ای ٹی ٹوپولاجیز بڑے پیمانے پر مختلف ہوتی ہیں۔ توانائی کے تبادلوں کے مراحل کی تعداد کی بنیاد پر، انہیں سنگل سٹیج، دو سٹیج اور تین سٹیج کی اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے [7]۔ دو مراحل کے ڈھانچے میں ہائی وولٹیج اور کم وولٹیج والی ڈی سی بسیں شامل ہیں، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔

سنگل سٹیج PETs میں (تصویر 1(a))، ایک درمیانی/اعلی تعدد آئسولیشن ٹرانسفارمر AC/AC کنورٹرز کو دونوں طرف سے جوڑتا ہے۔ پرائمری سائیڈ AC/AC کنورٹر ان پٹ لائن فریکوئنسی AC وولٹیج کو ہائی فریکوئنسی AC وولٹیج میں ماڈیول کرتا ہے، جو ٹرانسفارمر کے ذریعے جوڑا جاتا ہے اور پھر سیکنڈری سائیڈ AC/AC کنورٹر کے ذریعے لائن فریکوئنسی AC وولٹیج میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ سنگل اسٹیج PETs میں تبادلوں کے کم مراحل اور کم اجزاء، اعلی کارکردگی، اور اعلی طاقت کی کثافت ہوتی ہے۔ تاہم، ڈی سی بس کی کمی انہیں ہائبرڈ AC/DC گرڈز کے لیے غیر موزوں بناتی ہے، اور پاور ڈیکپلنگ کنٹرول پیچیدہ ہے۔

دو مراحل والے PETs میں یا تو زیادہ یا کم وولٹیج کی طرف DC بس ہوتی ہے۔ آئسولیشن ٹرانسفارمر کی ایک طرف کی ٹوپولوجی سنگل سٹیج PET سے مشابہت رکھتی ہے، جبکہ دوسری طرف AC/DC یا DC/AC سرکٹس (تصویر 1(c) اور تصویر 1(d)) کے ذریعے DC بس سے جڑتا ہے۔ ہائی یا کم وولٹیج والے DC لنکس کے ساتھ، دو مراحل کے PETs ہائی وولٹیج کی طرف درمیانے/ہائی وولٹیج کے DC گرڈز سے یا کم وولٹیج کی طرف PV/اسٹوریج سسٹم سے جڑ سکتے ہیں۔ تاہم، آئیسولیشن ٹرانسفارمر کے دونوں طرف کنورٹرز کے ذریعے منتقل کی جانے والی فعال طاقت ٹرانسفارمر کے رساو انڈکٹنس پیرامیٹرز کے لیے انتہائی حساس ہے۔ مزید برآں، DC بس کیپیسیٹر کو ڈبل لائن فریکوئنسی وولٹیج کے اتار چڑھاو کا سامنا کرنا پڑتا ہے، اور کنورٹر کرنٹ کے اتار چڑھاؤ بڑے ہوتے ہیں [7]، جس سے کنٹرول کو چیلنج کرنا پڑتا ہے۔

تھری اسٹیج PETs (تصویر 1(b)) میں ہائی اور کم وولٹیج دونوں طرف DC بسیں ہوتی ہیں۔ ان پٹ لائن فریکوئنسی AC کرنٹ کو AC/DC کنورژن کے ذریعے ہائی وولٹیج ڈی سی بس میں درست کیا جاتا ہے، ہائی فریکوئنسی مربع لہروں میں ماڈیول کیا جاتا ہے، درمیانے/ہائی فریکوئنسی ٹرانسفارمر کے ذریعے کم وولٹیج کی طرف جوڑا جاتا ہے، کم وولٹیج والی DC بس میں درست کیا جاتا ہے، اور آخر میں AC/DC کے ذریعے لائن AC کو تبدیل کیا جاتا ہے۔ تبدیلی تھری اسٹیج پی ای ٹی ہائی اور کم وولٹیج دونوں ڈی سی سسٹم سے جڑ سکتے ہیں۔ تبادلوں کے ہر مرحلے کا کنٹرول نسبتاً آزاد ہوتا ہے، جو ڈیکپلنگ اور معاوضے کے کنٹرول میں سہولت فراہم کرتا ہے۔ تاہم، متعدد تبادلوں کے مراحل کے نتیجے میں سب سے زیادہ پیچیدہ ساخت ہوتی ہے۔ ملٹی اسٹیج ڈیزائن کی وجہ سے، تھری اسٹیج پی ای ٹی ٹوپولوجیز زیادہ آسانی سے ہائی وولٹیج کی طرف کاسکیڈنگ اور کم وولٹیج کی طرف متوازی، درمیانے/ہائی وولٹیج کی درخواست کی ضروریات کو پورا کرتی ہیں۔ اس طرح، درمیانے/ہائی وولٹیج PET تحقیق اور ایپلی کیشنز میں تین مراحل والی ٹوپولاجی سب سے زیادہ استعمال ہوتی ہے۔

درمیانے/ہائی وولٹیج ایپلی کیشنز میں PETs کے لیے، کم وولٹیج والے حصے میں کم وولٹیج کی سطح کم سے کم ڈیوائس وولٹیج کی رکاوٹوں کے ساتھ ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، ہائی وولٹیج رییکٹیفیکیشن اسٹیج اور انٹرمیڈیٹ آئسولیشن اسٹیج کو ہائی وولٹیج کی سطح کا سامنا کرنا پڑتا ہے، جس سے سرکٹ ٹوپولاجیز اور ڈیوائسز پر سخت تقاضے عائد ہوتے ہیں۔ موجودہ تحقیق دو سمتوں پر مرکوز ہے: ① موجودہ ڈیوائس وولٹیج کی درجہ بندی پر مبنی میڈیم/ہائی وولٹیج PETs کے لیے نئی ٹوپولاجیز اور کنٹرول کے طریقے؛ ② نئے ہائی وولٹیج آلات، جیسے کہ 10kV SiC آلات کا استعمال کرتے ہوئے PET ٹوپولاجیز اور کنٹرولز [8, 9]۔ تاہم، ہائی وولٹیج SiC آلات ابھی بھی لیبارٹری کے R&D مرحلے میں ہیں، اور تجارتی آلات ابھی تک وولٹیج کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتے ہیں۔ لہذا، ملٹی ماڈیول کیسکیڈڈ یا سنگل ماڈیول ملٹی لیول ٹوپولاجیز کو ہائی ان پٹ وولٹیج کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ سیکشن 3 میں تجزیہ کردہ شکل 2 میں عام ٹوپولاجیز دکھائے گئے ہیں۔