মাঝারি-উচ্চ ভোল্টেজ পাওয়ার ইলেকট্রনিক ট্রান্সফরমারের টপোলজি এবং নিয়ন্ত্রণ প্রয়োগের উপর পর্যালোচনা III

৩.৩ ক্ল্যাম্পড মাল্টিলেভেল টপোলজি

নিউট্রাল পয়েন্ট ক্ল্যাম্পড (NPC) মাল্টিলেভেল টপোলজি দেখানো হয়েছে। ডায়োড-ক্ল্যাম্পড NPC টপোলজি ছাড়াও, NPC টপোলজিগুলোর মধ্যে ফ্লাইং ক্যাপাসিটর টাইপ এবং হাইব্রিড ক্ল্যাম্পড টাইপের মতো আরও অনেক প্রকার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। তবে, ক্যাপাসিটরের আয়তন বড় হওয়ার কারণে, NPC টপোলজিগুলোতে ক্ল্যাম্পিংয়ের জন্য এখনও বেশিরভাগ ক্ষেত্রে প্যাসিভ বা অ্যাক্টিভ সুইচিং ডিভাইস ব্যবহার করা হয়। ডায়োড-ক্ল্যাম্পড মাল্টিলেভেল টপোলজিকে উদাহরণ হিসেবে নিলে, একটি থ্রি-ফেজ রেকটিফায়ার স্টেজ টপোলজিতে, প্রতিটি ফেজ লেগে ক্যাসকেডেড সুইচিং ট্রানজিস্টর এবং ক্ল্যাম্পিং ডায়োড থাকে, যা একটিমাত্র হাই-ভোল্টেজ ডিসি বাসের সাথে সমান্তরালে সংযুক্ত থাকে। গবেষণাপত্রে একটি ফোর-লেভেল ডায়োড-ক্ল্যাম্পড সার্কিট ব্যবহার করে রেকটিফায়ার স্টেজসহ একটি সিঙ্গেল-ফেজ PET টপোলজির প্রস্তাব করা হয়েছে। একটিমাত্র হাই-ভোল্টেজ ডিসি বাসের পরে ইনপুট-সিরিজ-আউটপুট-প্যারালাল DABs থাকে, যেমনটি দেখানো হয়েছে। এই টপোলজিটিকে একটি থ্রি-ফেজ কাঠামোতে সম্প্রসারিত করা যেতে পারে, এবং ডিভাইসের সহনশীল ভোল্টেজ লেভেল ও হাই-ভোল্টেজ সাইডের ভোল্টেজ লেভেলের উপর ভিত্তি করে ভোল্টেজ লেভেলের সংখ্যা পরিবর্তন করা যায়। MMC টপোলজির মতো, NPC টপোলজিও আইসোলেশন পর্যায়ে প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেখানে উচ্চ-ভোল্টেজ ডিসি বাসকে সংযুক্ত করা হয়। বিচ্ছিন্নকরণ ট্রান্সফরমারযেমনটি দেখানো হয়েছে। গবেষণাপত্রে একটি LLC রেজোনেন্ট কনভার্টারের উচ্চ-ভোল্টেজ প্রান্তে একটি থ্রি-লেভেল ডায়োড-ক্ল্যাম্পড NPC কনভার্টার প্রয়োগ করা হয়েছে এবং একটি 166kW/2kV~400V প্রোটোটাইপে এটি যাচাই করা হয়েছে। গবেষণাপত্রে একটি থ্রি-ফেজ DAB-তে একটি থ্রি-লেভেল ডায়োড-ক্ল্যাম্পড NPC সার্কিট প্রয়োগ করে আদর্শ DAB ভোল্টেজ এবং কারেন্ট বৈশিষ্ট্য অর্জন করা হয়েছে।

যখন রেকটিফায়ার স্টেজ হিসেবে এনপিসি (NPC) টপোলজি ব্যবহার করা হয়, তখন এর জন্য আইসোলেটেড ডিসি বাসের প্রয়োজন হয় না, ফলে আইসোলেশন স্টেজ ট্রান্সফরমারের সংখ্যা কমে যায়। এছাড়াও, থ্রি-ফেজ কাঠামোতে বাসে কোনো ডাবল-লাইন-ফ্রিকোয়েন্সি ভোল্টেজ রিপল থাকে না। তবে, যেহেতু ক্ল্যাম্পড টপোলজিতে প্রচুর সংখ্যক ক্ল্যাম্পিং ডিভাইসের প্রয়োজন হয়, তাই লেভেলের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে ক্ল্যাম্পিং ডিভাইসের সংখ্যাও বৃদ্ধি পায়, যা লেভেল সম্প্রসারণকে কঠিন করে তোলে এবং রিডানডেন্সি অর্জন করা কষ্টকর হয়ে পড়ে। নিয়ন্ত্রণের ক্ষেত্রে, এনপিসি কনভার্টারের প্রতিটি বাস ক্যাপাসিটরে প্রবাহিত কারেন্ট ভিন্ন ভিন্ন হয়, যার ফলে ক্যাপাসিটর ভোল্টেজের ভারসাম্যহীনতা দেখা দেয়। তিন লেভেলের বেশি এনপিসি টপোলজির জন্য কোনো কার্যকর ভোল্টেজ ব্যালান্সিং অ্যালগরিদম নেই। এছাড়াও, আর্মের ভেতরের ও বাইরের সুইচগুলোর অপারেটিং টাইম অসঙ্গত হওয়ার কারণে সার্কিটে অসম তাপ উৎপন্ন হয়, যা শুধুমাত্র সামগ্রিক সার্কিট টপোলজি পরিবর্তনের মাধ্যমেই সমাধান করা সম্ভব।

লেভেল সম্প্রসারণের কারণে সৃষ্ট অসংখ্য অসুবিধার অর্থ হলো, এনপিসি টপোলজি শুধুমাত্র মাঝারি/উচ্চ ভোল্টেজ লেভেলে ডিভাইস সিরিজ সংযোগ বা উচ্চ-ভোল্টেজ SiC ডিভাইস ব্যবহারের মাধ্যমে প্রয়োগ করা যায়। তবে, নিম্ন ভোল্টেজ লেভেলে, একটি একক এইচ-ব্রিজ টপোলজির তুলনায়, একটি তিন-লেভেল এনপিসি-র প্রতিটি সুইচিং ট্রানজিস্টরের ভোল্টেজ সহনশীলতা এবং ভোল্টেজ স্ট্রেস অর্ধেক থাকে, অথচ এটি আরও বেশি ভোল্টেজ লেভেল আউটপুট করে, যার ফলে আউটপুট ফিল্টারিংয়ের প্রয়োজনীয়তা কমে যায়। একটি পিইটি-র নিম্ন-ভোল্টেজ দিকের ইনভার্টার স্টেজ হিসেবে এর যথেষ্ট প্রয়োগগত সুবিধা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, গবেষণাপত্রে একটি তিন-ফেজ মোটর চালানোর জন্য পিইটি-র ইনভার্টার স্টেজ হিসেবে একটি তিন-লেভেল ডায়োড-ক্ল্যাম্পড এনপিসি ব্যবহার করা হয়েছে, যার পরীক্ষামূলক যাচাইকরণে ভালো মোটর ড্রাইভ পারফরম্যান্স এবং নয়েজ পারফরম্যান্স অর্জন করা সম্ভব হয়েছে।