مبدل های چند سطحی: بررسی ساختارها و شیوه های کلیدزنی

امروزه از مبد ل های چند سطحی به طور گسترده ای در صنعت برق استفاده می شود. در این مبدل ها با افزایش تعداد سطوح ولتاژ، شکل موج خروجی به سینوسی نزدیک تر می شود، از طرف دیگر باعث می شود که کلیدهای نیمه هادی قدرت، ولتاژ کمتری را تحمل کنند. این مبدل ها کار کردن در فرکانس کلیدزنی (سوئیچینگ) پایین را امکان پذیر میسازند و باعث کاهش تلفات کلیدزنی می شوند. با وجود مشخصه های فوق العاده ای که این مبدل ها دارند، دارای مشکلاتی نیز می باشند. با افزایش تعداد سطوح ولتاژ، تعداد اجزای مداری (کلیدها، دیودها و خازن ها) استفاده شده در مبدل، به طور قابل توجهی افزایش می یابد که گاه پیاده سازی آنها را در عمل ناممکن می کند.یکی دیگر از چالش های مهم این ساختارها، کنترل نقطه خنثی می باشد. عدم توجه به ولتاژ نقطه خنثی، باعث می شود که صدمات جبران ناپذیری به کلیدهای نیمه هادی وارد شود. این آسیب ها به دلیل ولتاژهای مهاری بسیار بالاتر از ولتاژ نامی اجزای مداری می باشد. در این پژوهش، ساختارهای مختلف مبدل های چندسطحی مورد بررسی قرار می گیرد و طرز عملکرد و مزایا و معایب هرکدام بیان می شود. انواع روش های کنترل و شیوه های کلیدزنی آن ها مورد توجه واقع می شود. روشی برای مدل سازی ریاضی مبدل های چندسطحی منبع ولتاژ شامل مبدل چندسطحی نگهدارنده دیودی، مبدل خازن شناور و مبدل پل h متوالی ارائه می شود.کنترل نقطه خنثی به عنوان یکی از مهم ترین مشکلات این ساختارها مدنظر قرار می گیرد و روش جدیدی برای کنترل نقطه خنثی بر پایه مدولاسیون svm، با توجه بیشتر به کنترل نقطه خنثی ارائه می شود. روش svm پیشنهادی در مبدل چندسطحی نگهدارنده با دیود، اجرا و نتایج شبیه سازی آن ارائه می شود.