Kapıya Giriş Turn-Off Thyristors in H999 Transmission

Yüksek gerilim Direkt Şimdiki (H999) iletim sistemleri, modern uzun mesafe elektrik enerjisi transferinin arka kemiği olarak hizmet eder, aksi takdirdek olmayan ağların ve uzaktan yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu ile karşılaştırıldığında, standart sizin için yüksek çözünürlükte olan bir cihazdır.

Bir GTO nedir ve H999 için Neden Önemli?

Bir kapı Turn-Off Thyristor, bir kapı darbesi tarafından geçiş yapılabilecek üç kişilik bir cihazdır ve bu özellik, negatif bir kapı akımına başvurur.Bu tam dönüş seviyesi özelliği, GTO'ların standart sizinkilerden bağımsız olarak ayırt edilmesine izin verir, ki bu işlemden 4 kA'ya kadar büyük bir devreye kadar uzanır.

GTO-Based H999 Converter Topolojis

GTO'ların HUBE sistemlerine entegrasyonu, dönüş kapasitesinin düşük harmonik bozulması nedeniyle özel dönüştürücü konfigürasyonlara dayanıyor.İki en yaygın iki üstolojiler, iki seviyeli gerilim-kaynak dönüştürücü ve çok modüler dönüştürücü (MMC) ve MMC, ölçeklenebilirliği ve düşük harmonik bozulma nedeniyle modern H999 projelerinde hakim oluyorken, GTO tabanlı iki seviye dönüştürücüler daha eski yüklemelerde ve belirli niş uygulamalarda işlemde kalır.

GTOs ile iki-Level Gerilim-Kaydet

İki seviyeli VSC'de, her aşama bacağı, GTO'ların (genellikle bir geçiş valfi oluşturmak için) bir dizi bağlantıdan oluşur. DC otobüsleri sabit bir gerilime dayanır ve AC çıktısı iki gerilim seviyesi ile bir kare dalgadır (+Vdc ve Vdc) PWM tekniklerini kullanarak, her bir sinyalli sinyalli bir sinyalli devrede ve fazda sabit bir şekilde ayarlandığında, yüksek çözünürlükte bir sinyale sahip bir sabit devreyi yönetmek için gereklidir.

Çok seviyeli modüler perdeler ve GTOs

HUBE projeleri yüksek gerilimlere ve güç derecelendirmelerine ölçeklendiğinde, çok seviyeli modüler dönüştürücü (MMC) tercih edilen MMC'de, her aşama, bir GTO (veya diğer yarı iletken) ve daha basit bir kapı değiştiricisi içeren birkaç alt modüle sahip olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunuyor.

GTO-Based HUBE Systems için tasarım göz önünde bulundurulur

HUBE sisteminde GTO'ları uygulamak, on yıllar boyunca güvenilir bir operasyon sağlamak için elektrik, termal ve mekanik tasarıma dikkat gerektirir. Aşağıdaki bölümler ele alınması gereken temel mühendislik faktörlerini özetliyor.

Kapı Drive ve Snubber Devre Tasarımı

Bir GTO için kapı sürücüsü ünitesi (GDU) özellikle talep edilir: GDU, genellikle bir düğümün üçte birine kadar bir negatif kapı akımını sağlamalıdır.Bu, düşük seviyeli verimlilik bağlantıları ve hızlı enerji transferi sağlama yeteneğine sahip bir güç tedariki gerektirir. Snubber devreleri - direnççilere karşı negatif bir kapı akımı çıkarmalı, genellikle her bir yüksek gerilimin üçte birine yerleştirilmelidir.

Termal Yönetim

GTO'lar geçiş ve iletim sırasında önemli ısıyı bozar, sık sık 125°C'ye tam yük altında ulaşır. Etkili termal yönetim, cihaz başarısızlığını önlemek için kritiktir. Büyük alüminyum veya bakır ısı parçaları doğrudan GTO paketine bağlanır ve ısıtılır.

Gerilme ve Koruma

Birden fazla GTO'lar yüksek DC gerilimleri engellemek için seriye bağlanırken, sızıntı korumasında hafif değişiklikler (ayrıca kalabalık çubuğu cihazları olarak da bilinir) ve GTO'ya yüklenen gerilimleri her cihazla paralel olarak üstlenebilir.

GTO-Based H999 Converter için kontrol stratejileri

GTO'ların kesin kontrolü, güç transferini ve şebeke istikrarını optimize eden gelişmiş modülasyon ve düzenleme tekniklerini sağlar. Kontrol sistemi, genellikle faz kilitlenen döngüler yoluyla AC şebeke aşamasına senkronize edilmelidir (PLLs).

Pulse-Width Modulation Teknikleri

Anahtarlama (SHE) PWM genellikle GTO tabanlı VSCs ile düşük sipariş harmoniklerini azaltmak için kullanılır. SHE'te, anahtarlama açıları dönüştürücü çıktıdaki belirli harmonileri ortadan kaldırmak için önceden hesaplanır. Alternatif olarak, uzay-vektör modulation (SVM) DC bus geriliminin daha iyi kullanımı sağlar ve dijital uygulama için uygundur.

Aktif ve Reaktif Güç Kontrolü

LCC-H999 üzerinden VSC-H999'un önemli bir avantajı, kontrol sistemi, dq-sikan akımları (aktif ve reaktif) ve DC gerilim veya aktif güç akışı altında performans geliştirmek için araştırılan içsel bir döngüdür. Standart orantılı olarak-integral (PI) düzenleyiciler, aşırı dinamik yanıt için ayarlanır.

Hata Ride-Through ve Grid Support

Modern grid kodları HUBE sistemleri gerilim hataları sırasında bağlantıda kalmak ve aktivasyon işlemine aktif güç akışı sağlamak için reaktif mevcut enjeksiyonu sağlamak için gerektirir.GTO tabanlı dönüştürücüler bunu elde edebilir çünkü kendi kendine bağlı rüzgar çiftlikleri ile bağlantı kurabilirler: AC şebeke deneyimleri rahatsızlıkları azaltabilse bile, işletim sistemini tespit edebilir (bu, DC hattının aşırı kapasiteleri ile sınırlı olabilir), ve reaktif akımı milisaniyeler içinde enjekte eder.

Uygulama Challenges ve Mitigation Strategies

Avantajlarına rağmen, GTO'lar mühendislerin yenmesi gereken birkaç uygulama engeli sunuyor.

Kapı Drive Kompleksi

Bir GTO için kapı sürücü devresi, her cihazın yüksek gerilim potansiyeline kadar çok karmaşıktır. kapı sürücüsü güç kaynağı DC otobüs veya yardımcı kaynağından elde edilmelidir, maliyet ve bileşen sayını ekleyin. Modern dijital kapı sürücüleri inşa edilmiş-in tanı ve devlet izlemesi, bu sorunların bir kısmını azaltır ancak her cihazdan yüksek gerilim potansiyeline kıyasla pahalı kalır.

Kayıpları ve Verimliliği

GTO'lar nispeten yüksek geçiş kayıpları sergiliyor, özellikle genişletilmiş dönüş döneminde. kuyruk mevcut - ana dönüş sonrası pulsu kullanan mevcut - bu nedenle, GTO tabanlı H999 istasyonu genel olarak IGBT'den daha düşük frekanslarda çalışır, genellikle elektro-termal simülasyon araçlarını kullanarak, soğutma sisteminin en kötü durumda kayıplarıyla başa çıkabileceğini sağlamak için.

Maliyetleri

GTO modülleri kendileri büyük silikon wafer alanı ve karmaşık üretim süreci nedeniyle pahalıdır. Ancak, çok yüksek mevcut uygulamalar (birkaç IGBTs paralelleştirmekten daha ekonomik olabilir), özellikle de tüm sistem çok karmaşık bir çok iyileştirici gerektirir.

IGBTs ve IGCTs ile Karşılaştırma

Yüksek güç yarı iletkenlerinin manzarası, GTO'ların ilk 1980'lerde tanıtıldığından beri önemli bir şekilde gelişti. Bugün ana alternatifler IGBTs (ve onların basın paketleri versiyonları) ve IGCTs. Ticaretten ayrılanlar, mühendislere özel bir H999 uygulaması için en iyi cihazı seçmelerine yardımcı oluyor.

IGBT vs. GTO

Boşluk kapı Bipolar Transistörler (IGBTs) son iki yılda VSC-H999'a hükmeddi, büyük ölçüde daha basit kapı sürücülerinden (sevcut kontrol edilen vs. mevcut kontrollü), daha yüksek geçiş frekansları ve paralel bağlantı kolaylığı, GTO'ların yüksek davranışlarıyla karşılaştırıldığında, yüksek performanslı yüksek performanslı yüksek performanslı yüksek performanslı sistemlerde hata sağlayan uygulamalar için, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte.

IGCT vs. GTO

Tümleşik kapı Komünü, GTO'nun düşük ücretli bir pakette ölmesi ve bazı endüstriyel sürücüler ve orta gerilim güç dönüştürücüleri ile birlikte GTO'nun yerini daha yüksek bir pakette değerlendiren bir karmadır, çünkü artık bazı IGCT'lerin GTO'lar tarafından tasarlanan ve daha yüksek bir GTO'da değiştirilebilir.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

H999'daki GTO'ların pratik uygulamalarını anlamak için, önemli projeleri incelemek faydalı.

Gotland H999 Light (1997)

İsveç'teki Gotland HUBE'nin bir parçası olan en erken VSC-H999 projelerinden biri, IGBT'ler kullandı, ancak ilk 2000'lerde GTO'ları daha yüksek gerilim derecelendirmesi nedeniyle kabul etti.TheDANFLT:0) GTO-H999 sistemi GTO valfleri ile kullanıyor, 330 MW'lık dönüştürücü platformlar birkaç geri dönüş bağlantıları ve rüzgar açık bağlantıları destekledi. Örneğin, Connecticut ve Long Island (USA) Connecticut arasındaki Cross-Sound Cable, GTO valfleri ile bir VSC-H999 sistemi kullanıyor, 2002'den beri GTO'de görüldü.

Shang H999 Test Projesi (2018)

Çin'de, Çin Devlet Ağı Şirketi, Hatalar sırasında gerilim düzenlemesini geliştirmek için bir hibrit LCC-VSC dönüştürücü istasyonu test etti:0IEEE Transactions on Power Delivery[Döneticileri değiştir].

Son zamanlarda büyük yeni GTO tabanlı H999 projeleri ilan edilmedikçe, devam eden araştırma GTO performanslarını artırmayı ve operasyonel yaşamlarını genişletmeyi amaçlamaktadır.

Silikon (SiC) GTOs

Silikon cihazları düşük geçiş kayıpları ve daha yüksek sıcaklık operasyonu vaat ediyor.GTO tabanlı dönüştürücüler ile 10 kV üzerindeki baskılar ile SiC GTO'nun üzerinde rekabet edebilirdi.Eğer ticarileşme başarılı olursa, SiC GTO'lar düşük taşıma kayıplarına rağmen, potansiyel olarak GTO tabanlı dönüştürücülere olan ilgisini artırabilir.

Gelişmiş Soğutma Sistemleri

Yeni soğutma teknolojileri, iki fazlı immersion soğutma ve mikro kanal ısı batağı gibi, ısı direncini azaltabilir ve yüksek güç yoğunluğuna izin verebilir. Bu çözümler mevcut GTO kapakları için tüm dönüştürücü istasyonunu değiştirmeden kapasitelerini yükseltmeye çalışılmaktadır.

Dijital Twin ve Tahminsel Bakım

Fiber optik sensörlerin ve veri analizinin dağıtımı, GTO valflerinin durumunu izlemesine olanak sağlar.Kampiyon ısısını takip ederek, gerilimleri ve mevcutları takip ederek, operatörlerin cihaz bozulması ve proaktif olarak planlamasını bekleyebilir.Bu yaklaşım zorlanan kesintileri azaltır ve bileşen hayatını genişletir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kapı Turn-Off Thyristors, VSC-HUBE iletiminin evriminde temel rol oynamıştır. Yüksek gerilimleri ve mevcutları tüm kontrol edilebilirliği ile birlikte, uzun mesafeli güç transferleri ve şebeke entegrasyonu için uygun bir seçenek olarak sürdürebilir. IGBTs ve IGCT'lerin büyük ölçüde yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte, GTO'ların birçok yüklemede operasyonel olarak yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte, yüksek güç tasarrufu sağlayan ve kanıtlanmış geçişlerin ve kontrol noktalarının avantajlarının artırılması gerekir.