اتصال یک اینورتر چندسطحی کلید-خازنی تک‌منبع به شبکۀ قدرت با قابلیت افزایندگی ولتاژ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی برق، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به اتصال یک ساختار اینورتر چندسطحی تک‌فاز به یک شبکۀ قدرت پرداخته شده است. اینورتر منبع ولتاژ به‌کارگرفته‌شده، با استفاده از یک منبع تغذیۀ DC قابلیت تولید ولتاژ با دامنۀ شش برابر در ترمینال خروجی خود را دارد. کنترل جریان تزریقی به شبکه با استفاده از کنترل‌کنندۀ تشدیدی-تناسبی صورت می‌گیرد و با استفاده از کنترل حلقۀ فاز، از همگام بودن فاز و فرکانس ولتاژ خروجی با شبکۀ اطمینان حاصل می‌شود. عملکرد اینورتر متصل به شبکه به‌ازای تولید سیزده سطح ولتاژ در خروجی در شرایط بارگذاری مختلف در نرم‌افزار MATLAB شبیه‌سازی گردید و در نهایت، نتایج حاصل از آن، با نتایج حاصل از سنجش نمونۀ آزمایشگاهی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. دستیابی به بازدهی 9/۹۶% و قابلیت خود متعادل‌سازی ولتاژ خازن‌ها، اینورتر مورد نظر را برای مصارف با منابع ولتاژ پایین، مناسب می‌نماید. افزون بر اعتبارسنجی رفتار اینورتر در حالت بهره‌برداری مستقل از شبکه برای تأمین بار محلی، عملکرد آن در وضعیت اتصال به شبکه با مراجع جریان ثابت و متغیر مورد ارزیابی قرار گرفت. صحت عملکرد اینورتر در تمامی حالات بهره‌برداری، قابلیت استفاده از آن را در کاربردهای انرژی تجدیدپذیر و اتصال آن‌ها به شبکه میسر می‌سازد.

کلیدواژه‌ها


[1]     Zare, H, and Asgharpour-Alamdari, H. "Seven-Level Switched-Capacitor Inverter with Triple Boosting and Sensor-Less Voltage Balancing Capability", Karafan Quarterly Scientific Journal, Vol.19, No. 1, pp. 383-401, 2022.
[2]     Mahmoudian, M., Gitizadeh, M., and A.  Rajaei, H. "A Novel High Efficient Single Phase Photovoltaic Inverter to Stop the Common Mode Leakage Current in Microgrid Applications." Energy Engineering & Management, Vol. 8, No. 2, pp. 2-13, 2018.
 [3]    Yousefizad, S., Azimi, E., Nasiri-Zarandi, R., and Hafezi, H., "A cascaded multilevel inverter based on new basic units", International Journal of Electronics, 2021.
[4]     Babaei, E., Shokati Asl, E., and Laali, S,. "A Modified Series Z-Source Inverter Based on Switched Inductors with a High Voltage Gain and a Reduced Voltage Stress on Capacitors." Energy Engineering & Management, Vol.10, No. 4, pp. 2-13, 2021
 [5]     Khodaparast, A., Hassani, M. J., Azimi, E.,   Adabi, M. E., Adabi, J., and Pouresmaeil, E., "Circuit configuration and modulation of a seven-level switched-capacitor multilevel inverter", IEEE Transactions on Power Electronics,Vol. 36, No. 6, 2020.
[6]     Azimi, E., Khodaparast, A., and Hafezi, H., "Circuit configuration of a sensorless multilevel inverter with voltage multiplying ability" in 2021 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), pp. 1–6, 2021.
[7]     Arif, M.S.B., Mustafa, U., Siddique, M.D., Ahmad, S., Iqbal, A., Ashique, R.H. and Ayob, S.B., "An improved asymmetrical multilevel inverter topology with boosted output voltage and reduced components count". IET Power Electronics, Vol. 14, No. 12, pp.2052-2066, 2021.
[8]     Azimi, E., Tavasoli, A., Hafezi, H., and Nateghi, A., "A Dumbbell Type (D-Type) multilevel inverter based on switched capacitor concept", International Journal of Electronics, pp.1-17, 2021.
[9]     Barzegarkhoo, R., Kojabadi, H. M., Zamiry, E., Vosoughi, N., and Chang, L., "Generalized structure for a single phase switched-capacitor multilevel inverter using a new multiple DC link producer with reduced number of switches", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 8, pp. 5604–5617, 2016.
[10]   Lee, S. S., Sidorov, M., Idris, N. R. N., and Heng, Y. E., "A symmetrical cascaded compact-module multilevel inverter (CCM-MLI) with pulsewidth modulation", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 65, No. 6, pp. 4631–4639, 2018.
[11]   Ye, Y., Peng, W., and Yi, Y., "Analysis and Optimal Design of Switched-Capacitor Seven-Level Inverter With Hybrid PWM Algorithm", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 16, No. 8, pp. 5276–5285, 2019.
[12]   Babaei, E., and Gowgani, S. S., "Hybrid multilevel inverter using switched capacitor units", IEEE Transactions on industrial electronics, Vol. 61, No. 9, pp. 4614–4621, 2014.
[13]   Alishah, R. S., Hosseini, S. H., Babaei, E., Sabahi, M., and Gharehpetian, G. B., "New high step-up multilevel converter topology with self-voltage balancing ability and its optimization analysis", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 64, No. 9, pp. 7060–7070, 2017.
[14]   Tsunoda, A., Hinago, Y., and Koizumi, H., "Level-and phase-shifted PWM for seven-level switched-capacitor inverter using series/parallel conversion", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 61, No. 8, pp. 4011–4021, 2014.
[15]   Khodaparast, A., Adabi, J., and Rezanejad, M., "A step-up switched-capacitor multilevel inverter based on 5-level T-type modules", IET Power Electronics, Vol. 12, No. 3, pp. 483–491, 2018.
[16]   Zare, H. and Asgharpour-Alamdari, H., "Circuit Configuration of a Reduced Count Modular Multi-Level Inverter", International Journal of Electronics, pp.1-19, 2021.
[17]   Zeng, J., Lin, W., Cen, D., and Liu, J., "Novel K-type multilevel inverter with reduced components and self-balance", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 8, No. 4, pp. 4343–4354, 2019.
[18]   Gao, F., "An enhanced single-phase step-up five-level inverter", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 31, No. 12, pp. 8024–8030, 2016.
[19]   Khodaparast, A., Azimi, E., Azimi, A., Adabi, M. E., Adabi, J., and Pouresmaeil, E., "A New Modular Multilevel Inverter Based on Step-Up Switched-Capacitor Modules", Energies, Vol. 12, No. 3, pp. 524, 2019.
[20]   Saeedian, M., Adabi, M. E., Hosseini, S. M., Adabi, J., and Pouresmaeil, E., "A novel step-up single source multilevel inverter: Topology, operating principle and modulation", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 34, No 4, pp. 3269-3282. 2018.