طراحی و ساخت اینورتر منبع جریان چندسطحی ماژولار بر مبنای ماژول‌های دوکلیدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

این مقاله معرفی ساختار جدیدی از مبدل‌های منبع جریان است که می‌تواند به‌صورت جایگزین در کاربردهای توان پایین/ متوسط اجرا شود. این ساختار از بلوک‌های مبدل‌های ماژولۀ متصل سری تشکیل شده است. اساس این ساختار چندسطحی که در این مقاله پیشنهاد شده، اتصال متناسب منابع جریان DC در طرحی مناسب با کمک مبدل H-bridge است. مبدل پیشنهادی، جریان خروجی AC چندسطحی مورد نیاز را با کلیدزنی جدید پیشنهادی تولید می‌کند. در این روش توصیه‌شده تعداد منابع جریان DC، کلید‌ها و مدار‌های راه‌انداز مربوط در مقایسه با مبدل‌های چندسطحی قدیمی، کاهش پیدا کرده‌اند و در نتیجه هزینه و حجم در ساختار پیشنهادی کمتر شده است. برای نشان دادن مزیت‌های ساختار پیشنهادی و عملی بودن آن، مبدل شبیه‌سازی شده و همچنین نتایج آزمایشگاهی برای یک مبدل تک‌فاز هفت‌سطحه آماده و ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


  • [1] Barzegarkhoo, R., Farhangi, M., Sing Lee, S., Aguillera, R., Siwakoti, Y., and Pou, J., "Nine-Level nine-switch common-ground switched-capacitor inverter suitable for high-frequency ac-microgrid applications", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 37, No.5, pp. 6132-6143, 2022.
  • [2] M., and Balal. A., "Implementing multilevel inverters and multiport DC-DC converters for microgrids", International Conference on Smart Communities, 2021.
  • [3] Jayan, V., and Ghias, A.M., "A single-objective modulated model predictive control for a multilevel flying-capacitor converter in a DC microgrid", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 37, No. 2, pp.1560-1569, 2022.
  • [4] Zhang, L., Sun, K., Huang, Z. and Li, Y. W., "A grid-tied photovoltaic generation system based on series-connected module integrated inverters with adjustable power factor", Proc. 2015 IEEE Energy Convers, pp. 6864-6870, 2015.
  • [5] Yu Y., Konstantinou, G., Hredzak, B. and Agelidis, V. G., "Power balance of cascaded h-bridge multilevel converters for large scale photovoltaic integration", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 1, pp. 292-303, 2016.
  • [6] Jakkula, S., Jayaram, N., Pulavarthi, S., Shankar, Y., and Rajesh, J., "A generalized high gain multilevel inverter for small scale solar photovoltaic applications", IEEE Access, Vol. 10, No. 1, pp. 25175-25189, 2022.
  • [7] Chen, Su. Y., Ming, Li. H., Lin Chen, P., and Tai Cheng. P., "Integration of PV panels and EV chargers on the modular multilevel converter based SST", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 68, No. 9, pp.6428-6437, 2022.
  • [8] Kumar, S., Mishra, N., and Singh, B., "Multilevel converter with nearest level control for integrating solar photovoltaic system", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 58, No. 4, pp.5117-5126, 2022.
  • [9] Elserougi, A., Abdelsalam, I., Massoud, A., and Ahmed, S.," Modular multilevel converter with self-energy equalization for medium voltage AC drive applications", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 68, No. 12, pp. 11881-11894, 2022.
  • Kirankumar, B., Siva Reddy, Y. V. and Vijayakumar, M., "Multilevel inverter with space vector modulation: intelligence direct torque control of induction motor", IET Power Electronics, Vol. 10, No. 10, pp. 1129–1137, 2017.
  • Cheerangal, M., Kumar Jain, A., Das, A., "Multiple fault tolerant control strategy for rotor field oriented induction motor drive fed from CHB converter with redundant cells", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 38, No. 1, pp. 852-861, 2023.
  • Banaei, M.R., Jannati Oskuee, M.R. and Mohajel Kazemi, F., "Series h-bridge with stacked multicell inverter to quadruplicate voltage levels", IET Power Electronics, Vol. 6, No. 5, pp. 878- 884, 2013.
  • Lei, R., Chunying, G., Kaiyi, H. and Zhao, Y., "Modified hybrid modulation scheme with even switch thermal distribution for h-bridge hybrid cascaded inverters", IET Power Electronics, Vol. 10, No. 2, pp. 261-268, 2017.
  • Li, Y., Diao, F., Zhao, Y., and Mantooth, H., "A hybrid model predictive control for a seven-level hybrid multilevel converter with independent low-frequency and high-frequency stages", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 37, No. 5, pp. 5256-5271, 2022.
  • Banaei, M.R., Mohajel Kazemi, F. and Jannati Oskuee, M.R., "New mixture of hybrid stacked multicell with half-cascaded converter to increase voltage levels", IET Power Electronics, Vol. 6, No. 7, pp. 1406-1414, 2013.
  • Kwak, S. and Toliyat, H. A., "Multilevel converter topology using two types of current-source inverters", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 42, No. 6, pp. 1558-1564, 2006.
  • Suroso, Noguchi, T., "Multilevel current waveform generation using inductor cells and h-bridge current-source inverter", IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 27, No. 3, pp. 1090-1098, 2012.
  • Das, R., and Le, H., "Gate driver circuits with discrete components for gan-based multilevel mlti-inductor hybrid converter", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 70, No. 2, pp. 1105-1114, 2023.
  • Suroso, Noguchi, T., "Common-Emitter topology of multilevel current-source pulse width modulation inverter with chopper-based dc current sources", IET Power Electronic, Vol. 4, No. 7, pp. 759–766, 2011.
  • Seifi Najmi, E. and Ajami, A., "Modular symmetric and asymmetric reduced count switch multilevel current source inverter", IET Power Electronics, Vol. 9, No. 1, pp. 51-61,2016.
  • McGrath, B. P. and Holmes, D. G., "Natural current balancing of multicell current source inverter", IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 23, No. 3, pp. 1239-1246, 2008.
  • Pablo Aguirre, M., Calvino, L., Inés Valla, M., "Multilevel current-source inverter with fpga control" IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol. 60, No. 1, pp. 3-10, 2013.
  • Gnanasambandam, K., Edpuganti, A. and Kumar, A., "Modified synchronous pulse width modulation of current-fed five-level inverter for solar integration", IEEE Transactions On Power Electronics, Vol. 32, No. 5, pp. 3370-3381, 2017.
  • Cossutta, P., Pablo Aguirre, M., Cao, A., Raffo, S. and Inés Valla, , "Single-Stage fuel cell to grid interface with multilevel current-source inverters", IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol. 62, No. 8, pp. 5256-5264, 2015.
  • Data sheet of IGBT ‘BUP 406’, Available at: www.datasheetcatalog.com