کنترل توان راکتیو توسط اینورترهای تک‌فاز بدون ترانسفورماتور با قابلیت حذف جریان نشتی حالت مشترک به‌منظور بهبود کیفیت توان در ریزشبکه‌های جزیره‌ای

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

امروزه اینورترهای تک‌فاز بدون ترانسفورماتور به‌منظور اتصال منابع ریزپراکندۀ DC مانند آرایه‌های فتوولتاییک به شبکۀ AC، به‌دلیل قیمت پایین آن، وزن کم و بازدهی بالا، نظر بسیاری از بهره‌برداران را به خود جلب کرده است. یکی از عوامل مهم در تعیین رفتار شبکه، قابلیت کنترل توان راکتیو توسط اینورتر است؛ زیرا طبق استاندارد VDE AR-N 4105 اینورترهای تک‌فازی که توان نامی آن‌ها زیر KVA 68/3 هستند، باید در زمان تغذیۀ بار اهمی، تحت ضریب قدرت 95/0 پیش فاز تا 95/0 پس فاز بهره‌برداری شوند. در این مقاله یک توپولوژی جدید اینورتری ارائه می‌شود که قابلیت کنترل توان راکتیو، اصلاح ضریب قدرت و حذف جریان نشتی را دارد. در ادامه، اصول تولید و حذف جریان نشتی و ولتاژ حالت مشترک بررسی می‌شود. شایان ذکر است که توپولوژی‌های ارائه‌شده تاکنون، به‌تنهایی و به‌صورت حلقه باز، توانایی کنترل توان را ندارند. بنابراین یک روش کنترلی پیشنهادی ارائه می‌شود که با کنترل‌کنندۀ تناسبی ‌ـ رزونانسی کار می‌کند و سرعت پاسخ بالایی دارد. شبیه‌سازی‌های صورت‌گرفته در دو حالت بار اهمی خالص متغیر و بار اهمی ‌ـ سلفی متغیر نشان می‌دهند که ردیابی توان در این ساختار با دقت مناسبی صورت می‌پذیرد. بازده اینورتر پیشنهادی نیز بالای 98% برآورد شده و با مدل‌های H5، HERIC و H6 مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Guo, X., Zhou, J., He, R., Jia, X., Rojas, C. A., "Leakage Current Attenuation of a Three-Phase Cascaded Inverter for Transformerless Grid-Connected PV Systems", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 65, No. 1, pp. 676-686, 2018. [2] Liu, H., Ran, Y., Liu, K., Wang, W., Xu, D., "A Modified Single-Phase Transformerless Y-Source PV Grid-Connected Inverter", IEEE Access, Vol. 6, No. 1, pp. 18561-18569, 2018. [3] Tang, Y., Yao, W., Loh, P. C., Blaabjerg, F., "Highly Reliable Transformerless Photovoltaic Inverters with Leakage Current and Pulsating Power Elimination", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 63, No. 2, pp. 1016-1026, 2016. [4] Islam, M., Afrin N., Mekhilef, S., "Efficient Single Phase Transformerless Inverter for Grid-Tied PVG System with Reactive Power Control", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 7, No. 3, pp. 1205-1215, 2016. [5] Ardashir, J. F., Sabahi, M., Hosseini, S. H., Blaabjerg, F., Babaei E., Gharehpetian, G. B., "A Single-Phase Transformerless Inverter with Charge Pump Circuit Concept for Grid-Tied PV Applications", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64, No. 7, pp. 5403-5415, 2017. [6] Valderrama, G. E., Guzman, G. V., Mazún, E. I., Rodriguez, P., Sanchez, M. J., Zuñiga, J. M. S., "A Single-Phase Asymmetrical T-Type Five-Level Transformerless PV Inverter", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 6, No. 1, pp. 140-150, 2018. [7] Islam, M., Mekhilef, S., "Efficient Transformerless MOSFET Inverter for a Grid-Tied Photovoltaic System", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 9, pp. 6305-6316, 2016. [8] Kadam, A., Shukla, A., "A Multilevel Transformerless Inverter Employing Ground Connection Between PV Negative Terminal and Grid Neutral Point", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64, No. 11, pp. 8897-8907, 2017. [9] Anurag, A., Deshmukh, N., Maguluri, A., Anand, S., "Integrated DC–DC Converter Based Grid-Connected Transformerless Photovoltaic Inverter with Extended Input Voltage Range", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 33, No. 10, pp. 8322-8330, 2018. [10] Rahimi, R., Farhangi, S., Farhangi, B., Moradi, G. R., Afshari, E., Blaabjerg, F., "H8 Inverter to Reduce Leakage Current in Transformerless Three-Phase Grid-Connected Photovoltaic systems", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 6, No. 2, pp. 910-918, 2018. [11] Siwakoti, Y. P., Blaabjerg, F., "Common-Ground-Type Transformerless Inverters for Single-Phase Solar Photovoltaic Systems", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 65, No. 3, pp. 2100-2111, 2018. [12] Guo, X., "A Novel CH5 Inverter for Single-Phase Transformerless Photovoltaic System Applications", IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, Vol. 64, No. 10, pp. 1197-1201, 2017. [13] Chen, B., Gu, B., Zhang, L., Lai, J., "A Novel Pulse-Width Modulation Method for Reactive Power Generation on a CoolMOS- and SiC-Diode-Based Transformerless Inverter", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 63, No. 3, pp. 1539-1548, 2016. [14] Liu, C., Wang, Y., Cui, J., Zhi, Y., Liu, M., Cai, G., "Transformerless Photovoltaic Inverter Based on Interleaving High-Frequency Legs Having Bidirectional Capability", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 2, pp. 1131-1142, 2016. [15] محمودیان، مهرداد، گیتی‌زاده، محسن، رجایی، امیرحسین، «ارائۀ یک اینورتر تک‌فاز فتوولتاییک جدید با بازدهی بسیار بالا به‌منظور حذف جریان نشتی حالت مشترک در کاربردهای ریزشبکه»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، جلد 8، شمارۀ 2، صفحۀ 2ـ13، 1397. [16] Xiao, H. F., Zhang, L., Li, Y., "An Improved Zero-Current-Switching Single-Phase Transformerless PV H6 Inverter with Switching Loss-Free", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64, No. 10, pp. 7896-7905, 2017. [17] Choi, W., Yang, M., "Transformerless Line-Interactive UPS with Low Ground Leakage Current", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 65, No. 12, pp. 9468-9477, 2018.