Utilizzando una topologia a cascata, più celle a ponte H monofase vengono impiegate in serie in un inverter a ponte H a cascata per fornire un'uscita CA stabile, dove ogni cella può fornire una tensione positiva, negativa o nulla per sovrapporre la forma d'onda a gradini che rappresenta un'onda sinusoidale. Un'ottima alternativa per gli azionamenti di motori a media tensione superiori a 3.3 kV è l'inverter multilivello perché elimina la necessità di semiconduttori ad alta tensione collegati in serie, fornendo così un'uscita più pulita con una minore distorsione armonica rispetto ai tipici progetti a due livelli.
Nel novembre del 2024, Wang Tao, ingegnere di sistemi di alimentazione presso un cementificio nel Jiangsu, si trovò di fronte a una decisione difficile. Il problema sorse quando lo stabilimento dovette potenziare il sistema di azionamento del forno, che, funzionando a 6.6 kV, era diventato ancora più critico. Il team stava valutando un inverter IGBT tradizionale a 2 livelli o una configurazione a ponte H in cascata; la scelta ricadde su una soluzione con cui avevano familiarità in circostanze normali, ovvero un inverter a due livelli; pertanto, il concetto di ponte H in cascata (CHB) era una novità.
C'era molta confusione riguardo alla differenza di costo iniziale del 15% associata alla tecnologia CHB o al vantaggio di centinaia di piccole celle di commutazione, mentre poche o una sola cella di commutazione di grandi dimensioni sarebbero migliori delle altre. Il progetto ha subito un rinvio di 3 settimane a causa di queste preoccupazioni.
L'unica conferma che ho ottenuto per vedere effettivamente la differenza tra alcune topologie di inverter multilivello e per capire il motivo principale per cui un inverter a ponte H in cascata ha senso per applicazioni a MEDIA TENSIONE è stata tramite questa guida. La guida inizia mostrando come funzionano le celle a ponte H, ad esempio, come poche celle in serie creano così tanti livelli di tensione mentre queste topologie CHB alimentano la batteria in applicazioni minerarie, energie rinnovabili e sistemi di controllo motori industriali pesanti. Infine, il lettore sarà in grado di valutare le topologie CHB con NPC e con condensatori volanti e di elaborare un business case che giustifichi la scelta di una piuttosto che l'altra in fase di acquisto.
Ecco la trattazione: i blocchi costitutivi del ponte H e i loro tre stati di commutazione, le celle in cascata che sintetizzano un'uscita multilivello ad alta tensione, il confronto tra le topologie, le strategie di modulazione e le relative applicazioni industriali, e le prospettive future della tecnologia CHB.
Punti chiave
- Un inverter a ponte H in cascata collega in serie più celle a ponte H monofase per sintetizzare una forma d'onda a gradini multilivello con una distorsione armonica totale (THD) inferiore rispetto ai progetti a due livelli.
- Ogni cella a ponte H produce +Vdc, 0 o -Vdc; n celle in serie creano 2n+1 livelli di tensione di uscita per fase.
- Gli inverter CHB non necessitano di diodi di blocco o condensatori volanti, il che li rende la topologia multilivello più modulare e tollerante ai guasti.
- La CHB simmetrica utilizza sorgenti di corrente continua identiche; la CHB asimmetrica utilizza rapporti binari o ternari per massimizzare i livelli con un minor numero di celle.
- Oggi, le principali applicazioni industriali per gli inverter CHB sono gli azionamenti per motori a media tensione, gli impianti fotovoltaici connessi alla rete e i sistemi STATCOM.
Per una disamina tecnica più approfondita degli standard dei convertitori di frequenza ad alta tensione,Consulta la nostra guida completa agli azionamenti a media e alta tensione..)
Che cos'è un inverter a ponte H in cascata?
Definizione e concetto base
L'inverter CHB, ovvero l'inverter a ponte H in cascata, è un tipo di inverter multilivello che genera tensione alternata in base alle uscite di più celle a ponte H monofase collegate in serie. Ciascuna cella funziona come un modulo di commutazione indipendente dotato di una propria sorgente di corrente continua.
Un inverter CHB produce molteplici piccoli livelli di tensione, che a loro volta portano allo sviluppo di una tipica forma d'onda a gradini che produce una distorsione a onda sinusoidale pura rispetto all'onda sinusoidale reale. Questa costruzione minimizza la distorsione armonica totale e lo stress sull'isolamento del motore.
Come si inserisce nelle famiglie di inverter multilivello
Nell'ambito dell'elettronica di potenza, si distinguono tre topologie classiche di inverter multilivello. L'inverter a punto neutro bloccato utilizza diodi per creare livelli di tensione intermedi. L'inverter a condensatori volanti utilizza condensatori in serie per lo stesso scopo. L'inverter a ponte H in cascata realizza un'uscita multilivello tramite celle collegate in serie, ciascuna con una sorgente CC isolata.
Questa differenza strutturale conferisce a CHB un vantaggio unico. Non richiede diodi di bloccaggio né condensatori volanti. È scalabile semplicemente aggiungendo più celle in serie. Per una comprensione più approfondita di come le topologie di inverter multilivello si inseriscono nella catena completa di conversione di potenza AC-DC-AC,leggi il nostro Guida al principio di funzionamento del convertitore di frequenza ad alta tensione.)
Applicazioni chiave
Gli inverter a ponte H in cascata trovano impiego ovunque sia richiesta un'uscita CA a media tensione e la modularità sia un fattore determinante. Le principali applicazioni includono azionamenti a frequenza variabile a media tensione per pompe, ventilatori e compressori; inverter fotovoltaici connessi alla rete per impianti solari su larga scala; compensatori sincroni statici per il controllo della potenza reattiva; e trasformatori di potenza per le infrastrutture di rete di nuova generazione.
Inverter a bassa tensione o a media tensione: quale scegliere?
Il componente base del ponte H, funzionamento a cella singola
Configurazione a quattro interruttori e stati di commutazione
L'unità fondamentale di ogni inverter a ponte H in cascata è la cella a ponte H stessa. Essa è composta da quattro interruttori a semiconduttore, tipicamente IGBT o MOSFET, disposti in una configurazione a ponte a forma di H. Una sorgente di tensione continua è collegata al ramo orizzontale, mentre l'uscita alternata è collegata al ramo centrale verticale.
Ciascuna coppia di interruttori controlla il flusso di corrente. Quando gli interruttori in alto a sinistra e in basso a destra conducono, la corrente scorre in una direzione attraverso il carico. Quando gli interruttori in alto a destra e in basso a sinistra conducono, la corrente scorre nella direzione opposta.
Livelli di tensione in uscita
Una cella a ponte H produce tre stati di uscita distinti. Quando la prima coppia di interruttori è attiva, l'uscita è +Vdc. Quando la seconda coppia di interruttori è attiva, l'uscita è -Vdc. Quando entrambi gli interruttori superiori o entrambi gli interruttori inferiori sono attivi, l'uscita è zero.
Questi tre stati sono gli elementi costitutivi di ogni forma d'onda multilivello creata da un inverter CHB. Nessuna singola cella produce un'onda sinusoidale. L'onda sinusoidale emerge solo quando più celle combinano le loro uscite in una sequenza temporizzata con precisione.
Requisito di alimentazione CC indipendente
In un inverter CHB, ogni cella a ponte H richiede una propria sorgente di corrente continua isolata. Questa è una caratteristica fondamentale. Le sorgenti di corrente continua possono essere batterie, pannelli fotovoltaici, celle a combustibile o le uscite dei singoli raddrizzatori. Nelle applicazioni di azionamento motore, ogni cella in genere dispone di un proprio raddrizzatore a diodi trifase che alimenta un condensatore in corrente continua.
Questa indipendenza è il motivo per cui gli inverter CHB si integrano così naturalmente con i sistemi di energia rinnovabile. Ogni stringa di pannelli solari può alimentare la propria cella, consentendo il tracciamento individuale del punto di massima potenza.
Configurazione a cascata, sintesi del livello di tensione
Collegamento in serie di celle a ponte H
La magia di un inverter a ponte H in cascata si manifesta quando più celle a ponte H sono collegate in serie sui loro lati di uscita CA. La tensione di fase totale è pari alla somma algebrica del contributo individuale di ciascuna cella.
Se una cella emette +Vdc, la successiva emette 0 e la terza emette +Vdc, l'uscita combinata è +2Vdc. Coordinando la commutazione tra tutte le celle, il controller può variare l'uscita attraverso molti livelli di tensione discreti.
Configurazioni simmetriche vs. asimmetriche
Gli inverter CHB sono disponibili in due configurazioni fondamentali. In un ponte H simmetrico a cascata, ogni cella utilizza la stessa tensione CC. Se ogni cella ha una sorgente CC da 480 V, ciascuna contribuisce con ±480 V. Questo è l'approccio più semplice e il più comune negli azionamenti per motori industriali.
In un ponte H a cascata asimmetrico, le celle utilizzano tensioni continue diverse. Un rapporto binario utilizza tensioni di Vdc, 2Vdc, 4Vdc e così via. Un rapporto ternario utilizza Vdc, 3Vdc, 9Vdc. I progetti asimmetrici generano molti più livelli di tensione con un minor numero di celle, ma richiedono algoritmi di controllo più complessi.
Formula del livello di tensione
La relazione tra il numero di celle e i livelli di uscita segue una formula semplice. Per un CHB simmetrico con n celle per fase, il numero di livelli di tensione è 2n + 1.
Due cellule creano cinque livelli. Tre cellule creano sette livelli. Quattro cellule creano nove livelli.
Per un CHB binario asimmetrico, la formula si espande a 2^(n+1) – 1 livelli. Tre celle binarie producono quindici livelli. Questo aumento considerevole spiega perché i ricercatori prediligono i progetti asimmetrici per le applicazioni che richiedono un output estremamente pulito.
Esempi di progetti
Un azionamento motore pratico da 3.3 kV potrebbe utilizzare tre celle simmetriche per fase, ciascuna con un bus CC da 690 V. Questo crea un'uscita a 7 livelli. Un azionamento da 6.6 kV potrebbe utilizzare sei celle per fase per una forma d'onda a 13 livelli.
Nel 2023, un laminatoio siderurgico nell'Hebei ha messo in funzione un azionamento CHB da 10 kV con otto celle per fase. Ogni cella operava a 1,250 V CC. L'uscita a 17 livelli ha raggiunto una distorsione armonica totale (THD) inferiore al 3% senza alcun filtro di uscita.
L'ingegnere di impianto Li Ming ha osservato che la differenza più evidente rispetto al loro vecchio azionamento a due livelli era l'assenza di surriscaldamento del motore. La forma d'onda pulita eliminava le perdite ad alta frequenza che per anni avevano lentamente degradato il loro motore del mulino da 3,500 kW.
CHB contro altre topologie multilivello
Punto neutro bloccato (NPC)
L'inverter a punto neutro bloccato (NPC) è stata la prima topologia multilivello ampiamente adottata. Utilizza un singolo bus CC diviso in due metà, con diodi di blocco che creano un terzo livello di tensione nel punto intermedio. Gli inverter NPC sono compatti e collaudati da 2.3 kV a 4.16 kV.
Al di sopra di 6.6 kV, i progetti NPC presentano serie difficoltà. Il numero di diodi di blocco cresce esponenzialmente. Il bilanciamento della tensione dei condensatori diventa complesso. E il guasto di un singolo diodo può disabilitare l'intera fase.
Condensatore volante (FC)
Gli inverter a condensatori volanti sostituiscono i diodi di blocco con condensatori impilati. Ogni livello aggiuntivo richiede un condensatore aggiuntivo. Ciò crea una struttura più modulare rispetto agli inverter NPC, ma il numero di condensatori e la complessità del bilanciamento della tensione limitano comunque la scalabilità.
Gli inverter FC trovano applicazioni di nicchia dove sono importanti la velocità di commutazione e l'elevata dinamica. Raramente vengono utilizzati al di sopra di 6.6 kV negli azionamenti per motori commerciali.
Confronto affiancato
| Caratteristica | NPC | Condensatore volante | CHB |
|---|---|---|---|
| Componenti di serraggio | Diodi | Condensatori | Nona |
| Fonti CC | Singolo | Singolo | Multiplo indipendente |
| Scalabilità | Limitato | Medio | Alto |
| Tolleranza ai guasti | Basso | Medio | Alto |
| THD agli stessi livelli | Moderato | Moderato | Basso |
| Gamma di tensione ottimale | 2.3-4.16 kV | 2.3-6.6 kV | 3.3 kV+ |
Quando scegliere CHB rispetto a NPC o FC
Scegliete un inverter a ponte H in cascata quando la vostra applicazione richiede alta tensione, modularità o tolleranza ai guasti. CHB è l'unica topologia che si adatta agevolmente a tensioni fino a 10 kV e oltre. È l'unica topologia in cui una cella guasta può essere bypassata senza arrestare l'azionamento. Ed è l'unica topologia che integra direttamente più sorgenti CC indipendenti.
Strategie di modulazione e controllo
Commutazione della frequenza fondamentale
Il metodo di controllo più semplice prevede la commutazione di ciascuna cella del ponte H alla frequenza di uscita fondamentale, tipicamente 50 Hz o 60 Hz. Il controllore calcola gli angoli di commutazione esatti necessari per produrre la forma d'onda a gradini desiderata con un contenuto armonico minimo.
Questo approccio minimizza le perdite di commutazione poiché ogni semiconduttore commuta solo poche volte per ciclo. In un azionamento da 6.6 kV con sei celle, ogni IGBT potrebbe commutare solo due volte per ciclo. L'efficienza risultante supera spesso il 98%.
Modulazione di larghezza di impulso (PWM)
Gli inverter CHB ad alte prestazioni utilizzano tecniche PWM. La modulazione PWM a portante sfasata assegna una forma d'onda portante diversa a ciascuna cella, creando uno schema di commutazione interlacciato che annulla le armoniche tra le celle. La frequenza di commutazione effettiva in uscita è molto più alta della frequenza di commutazione di ciascuna singola cella.
Questo produce un output più pulito ma aumenta le perdite di commutazione. I progetti PWM CHB operano in genere a frequenze di commutazione delle celle da 500 Hz a 2 kHz.
Eliminazione selettiva delle armoniche (SHEPWM)
L'eliminazione selettiva delle armoniche è una tecnica di ottimizzazione che precalcola gli angoli di commutazione per eliminare specifiche armoniche di basso ordine. Per un CHB a 7 livelli, SHEPWM può eliminare completamente la quinta e la settima armonica. Per un progetto a 13 livelli, può eliminare armoniche fino all'undicesimo ordine.
Il compromesso sta nella complessità computazionale. I moderni controller DSP risolvono queste equazioni in tempo reale utilizzando tabelle di consultazione e interpolazione.
Controllo del bilanciamento della tensione
Nei progetti CHB simmetrici, tutte le celle dovrebbero condividere il carico in modo equo. In pratica, le tolleranze dei componenti, le differenze di temperatura e le perdite di commutazione non uniformi creano squilibri di tensione. Gli algoritmi di bilanciamento attivo regolano gli schemi di commutazione per mantenere tutte le tensioni del bus CC entro una banda ristretta, in genere ±3% del valore nominale.
Vantaggi e limiti degli inverter CHB
Modularità e scalabilità
La modularità degli inverter CHB è il loro punto di forza principale. Serve più tensione? Basta aggiungere altre celle. Serve più potenza? Si possono aggiungere stringhe di celle in parallelo. Ogni cella è identica, il che semplifica la produzione, riduce le scorte di pezzi di ricambio e consente una messa in servizio graduale.
Un azionamento a 10 kV può essere messo in funzione con sei celle per fase e successivamente aggiornato a otto celle semplicemente aggiungendo moduli standard. Non è necessaria alcuna riprogettazione dello stadio di potenza.
Tolleranza agli errori e ridondanza
Se una cella a ponte H si guasta in un inverter NPC, l'intero azionamento si arresta. In un inverter CHB, la cella guasta può essere bypassata. Un azionamento a 7 livelli diventa un azionamento a 5 livelli.
Un sistema di azionamento a 13 livelli si riduce a un sistema a 11 livelli. La produzione continua a capacità ridotta mentre la manutenzione programma la riparazione.
Questa capacità è il motivo per cui le attività minerarie e cementiere, dove i tempi di inattività costano decine di migliaia di dollari all'ora, specificano sempre più spesso topologie CHB per le unità critiche.
Fonti indipendenti di Washington DC
La necessità di più sorgenti CC indipendenti rappresenta al contempo un vantaggio e una limitazione. Per le applicazioni con energie rinnovabili, consente la regolazione MPPT distribuita e la naturale integrazione con le batterie. Per gli azionamenti per motori standard, significa che ogni cella necessita di un proprio avvolgimento di raddrizzatore e trasformatore, aumentando la complessità e i costi del front-end.
Numero di componenti e costo
Un azionamento CHB da 6.6 kV con sei celle per fase utilizza ben 72 IGBT solo per lo stadio inverter. Aggiungendo raddrizzatori, condensatori, driver di gate e circuiti di protezione, il numero di componenti diventa considerevole. Questo è il motivo per cui gli azionamenti CHB costano in genere dal 10% al 20% in più rispetto agli equivalenti NPC con la stessa potenza nominale.
La convenienza economica dipende dal valore del ciclo di vita. Una minore distorsione armonica significa filtri di uscita più piccoli. La modularità significa riparazioni più rapide. La tolleranza ai guasti significa meno arresti.
Sfide nel bilanciamento della tensione
Mantenere bilanciate le tensioni di tutte le celle in condizioni di carico dinamico richiede un controllo sofisticato. Variazioni improvvise del carico, frenata rigenerativa e cali di tensione di rete possono infatti alterare l'equilibrio. Gli azionamenti più avanzati utilizzano il controllo predittivo basato su modello per anticipare e prevenire gli squilibri prima che diventino critici.
Applicazioni industriali degli inverter CHB
Azionamenti per motori a media tensione
Molte applicazioni di controllo di motori ad alta tensione, come ad esempio i motori a media tensione, possono utilizzare gli inverter CHB. Ad esempio, i motori elettrici per pompe, ventilatori, compressori, nastri trasportatori e mulini che operano a 3.3 kV, 4.16 kV e 6.6 kV utilizzano comunemente gli inverter CHB.
Nel 2024, una miniera di rame nella Mongolia Interna ha installato quattro azionamenti CHB da 3.3 kV sui suoi ventilatori di ventilazione primari. Ogni azionamento aveva un totale di sei celle per fase. Quando una cella si guastava a causa di un guasto al driver del gate durante il picco di attività estivo, l'azionamento la bypassava automaticamente.
La ventola ha funzionato al 92% della sua capacità nominale. Il personale di manutenzione ha sostituito la cella al successivo arresto dell'unità e il responsabile di produzione Wei Zhao ha ricalcolato che il bypass automatico ha consentito di risparmiare circa 38,000 dollari di mancati ricavi di produzione.
Sistemi fotovoltaici connessi alla rete
Gli inverter solari su larga scala con tensione superiore a 3.3 kV utilizzano sempre più spesso topologie CHB (High-Bridge Bridge). Ogni stringa fotovoltaica si collega alla propria cella a ponte H. Ciò elimina le perdite dovute al disallineamento tra le stringhe e consente il tracciamento indipendente del punto di massima potenza per ogni cella.
Un impianto solare da 50 MW nel Qinghai utilizza inverter CHB con 12 celle per fase. L'uscita multilivello si collega direttamente alla rete di raccolta a 35 kV senza bisogno di un trasformatore elevatore. L'assenza di un trasformatore 50/60 Hz ha ridotto le perdite di centrale dell'1.2% e il peso dell'impianto di 40 tonnellate.
Compensatori sincroni statici (STATCOM)
I dispositivi STATCOM utilizzano inverter CHB per immettere o assorbire potenza reattiva a supporto della tensione di rete. Il design modulare consente un controllo preciso della potenza reattiva in piccoli incrementi. Gli operatori di rete cinesi hanno installato centinaia di STATCOM basati su CHB per la stabilizzazione della tensione nelle regioni ricche di vento.
Trasformatori elettronici di potenza
I nuovi design di trasformatori di potenza elettronici utilizzano celle CHB come elemento costitutivo principale. Collegando in cascata le celle sia in ingresso che in uscita, questi dispositivi sostituiscono i trasformatori convenzionali a 50/60 Hz con stadi di isolamento ad alta frequenza. Il risultato è un'apparecchiatura notevolmente più piccola e leggera per applicazioni di trazione e di energia rinnovabile.
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Integrazione di MOSFET in SiC
I MOSFET al carburo di silicio stanno iniziando a sostituire gli IGBT al silicio nelle celle CHB. Una cella a ponte H basata su SiC può commutare a 10 kHz o più, rispetto a 1-2 kHz per gli IGBT al silicio. Ciò consente filtri di uscita più piccoli, una risposta dinamica più rapida e una maggiore efficienza.
Il guadagno in termini di efficienza è rilevante su larga scala. La sostituzione degli IGBT al silicio con MOSFET al carburo di silicio (SiC) in un azionamento CHB da 10 MW può migliorare l'efficienza dell'1-2%. Su oltre 8,000 ore di funzionamento all'anno, ciò si traduce in un risparmio energetico compreso tra 800,000 e 1,600,000 kWh.
Topologie a numero ridotto di interruttori
I ricercatori stanno sviluppando topologie CHB modificate che riducono il numero di semiconduttori. I design a celle a commutazione incrociata e le varianti a ponte H di tipo T utilizzano un minor numero di interruttori per cella, mantenendo gli stessi livelli di uscita. Per un design a 7 livelli, queste topologie possono ridurre il numero di interruttori del 25-30%, con una conseguente riduzione diretta dei costi e delle perdite di conduzione.
Configurazioni ibride CHB-NPC
Alcuni produttori combinano i principi CHB e NPC in progetti ibridi. Un front-end NPC crea più livelli DC e le celle CHB elaborano ciascun livello. Questo approccio consente di ottenere un numero molto elevato di livelli con un numero moderato di componenti, sebbene a scapito di una ridotta modularità.
Controllo digitale e algoritmi predittivi
I moderni azionamenti CHB utilizzano array di porte programmabili sul campo (FPGA) e processori di segnale digitale ad alta velocità per eseguire il controllo predittivo basato su modello. Invece di reagire agli squilibri di tensione dopo che si sono verificati, gli algoritmi predittivi prevedono le variazioni di carico e pre-regolano gli schemi di commutazione. Ciò riduce l'ondulazione di tensione del 40-60% rispetto ai tradizionali controllori PI.
Conclusione
L'inverter a ponte H in cascata non è semplicemente una variante del design degli inverter multilivello, ma rappresenta un approccio completamente nuovo alla conversione di potenza ad alta tensione. La topologia CHB offre modularità, tolleranza ai guasti e una qualità di uscita che un design monolitico non può garantire.
Il principio di funzionamento è semplice da comprendere. Ogni cella a ponte H contribuisce con +Vdc, -Vdc o semplicemente 0. Questi contributi vengono poi sommati nella connessione in serie. Un'attenta commutazione degli stati crea una forma d'onda a gradini; con l'aumento del numero di celle, questa forma d'onda può avvicinarsi a una sinusoide pura.
Considerando le prestazioni degli azionamenti a media tensione, il confronto tra CHB e tutti gli altri sistemi dipende dai requisiti della specifica applicazione finale. Se elevata affidabilità, uscita pulita e integrazione con più sorgenti CC sono i fattori principali richiesti per la vostra installazione, allora il ponte H in cascata rappresenta sicuramente la scelta ideale. Tuttavia, se il costo è il fattore determinante, unitamente a un'applicazione a basso rischio, le soluzioni NPC o a due livelli potrebbero essere più adatte.
Se avete difficoltà a scegliere l'inverter a ponte H in cascata, a ottimizzare il numero di celle e a configurare in modo personalizzato la vostra applicazione di media tensione, non esitate a contattare il nostro team di ingegneri. Progettiamo e produciamo sistemi modulari di conversione di potenza multilivello: da 3.3 kV a 11 kV. Le topologie CHB, NPC e ibride sono quindi personalizzate per i settori minerario, delle energie rinnovabili e dell'industria pesante, rimanendo sempre presenti sul mercato globale.
Domande frequenti
Come funziona un inverter a ponte H in cascata?
Un inverter a ponte H in cascata funziona collegando in serie più celle a ponte H monofase sul lato di uscita CA. Ciascuna cella commuta la propria sorgente CC indipendente per produrre +Vdc, -Vdc o zero. Il collegamento in serie somma queste singole uscite in una forma d'onda a gradini multilivello.
Qual è la differenza tra inverter a ponte H simmetrici e asimmetrici in cascata?
Un CHB simmetrico utilizza sorgenti di tensione continua identiche per tutte le celle. Un CHB asimmetrico utilizza tensioni continue diverse, in genere in rapporti binari o ternari. I progetti asimmetrici producono più livelli di tensione con un minor numero di celle, ma richiedono un controllo più complesso.
Quanti livelli di tensione produce un inverter a ponte H in cascata?
Un CHB simmetrico con n celle per fase produce 2n+1 livelli di tensione. Due celle producono 5 livelli. Tre celle producono 7 livelli. Sei celle producono 13 livelli.
Un CHB binario asimmetrico con n celle produce 2^(n+1)-1 livelli.
Perché gli inverter a ponte H in cascata sono preferiti per gli azionamenti a media tensione?
Gli inverter CHB scalano ad alta tensione aggiungendo celle identiche anziché affidandosi a semiconduttori ad alta tensione collegati in serie. Offrono tolleranza ai guasti, modularità e forme d'onda di uscita pulite. Le celle guaste possono essere bypassate senza arrestare l'azionamento.
Quali sono le principali applicazioni degli inverter a ponte H in cascata?
Le applicazioni principali riguardano gli azionamenti per motori a media tensione per pompe, ventilatori e compressori; gli inverter fotovoltaici connessi alla rete; i compensatori sincroni statici per il supporto della tensione di rete; e i nuovi progetti di trasformatori di potenza elettronici.
