اینورتر جامع منبع جریان چند سطحی ماژولار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

چکیده

در این مقاله، ساختار جدیدی برای اینورتر چند سطحی منبع جریان ارائه شده است که مناسب برای استفاده در ولتاژ پایین/متوسط می­باشد. ساختار ارائه شده قادر است سطوح جریان دلخواه را در خروجی ایجاد نماید. همچنین، از مزایای ساختار پیشنهادی، قابلیت استفاده از منابع جریان DC متقارن یا نامتقارن می­باشد. در حالت نامتقارن می­توان با انتخاب مناسب اندازه منابع ورودی، سطوح بیشتری در خروجی ایجاد کرد بدون آنکه ساختار مدار دچار تغییر شود. در نتیجه، در این مقاله چند روش برای محاسبه اندازه منابع جریان DC ورودی در حالت نامتقارن ارائه شده است. اینورتر پیشنهادی در مقایسه با اینورتر پل H (CHB)، دارای منابع جریان DC و کلیدهای نیمه هادی کمتری بوده و در نتیجه تعداد مدارات راه انداز نیز کاهش می یابد. استفاده از تعداد عناصر کمتر هم سبب کاهش هزینه و حجم مدار می گردد و هم سیستم کنترلی ساده تری را مورد نیاز خواهد بود. ویژگی دیگر ساختار ارائه شده، کاهش تلفات بدلیل کاهش تعداد کلیدهای در حالت روشن در هر لحظه می­باشد. برای ارزیابی عملکرد ساختار پیشنهادی، شبیه سازی و نتایج عملی برای حالت های مختلف ارائه شده که نتایج صحت عملکرد ساختار پیشنهادی را نشان می­دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     M. R. Banaei, M. R. Jannati Oskuee and H. Khounjahan, “Reconfiguration of semi-cascaded multilevel inverter to improve systems performance parameters,” IET Power Electron., vol. 7, no. 5, pp. 1106-1112, 2014.
[2]     M. R. Banaei, M. R. Jannati Oskuee and F. Mohajel Kazemi, “Series H-bridge with stacked multi-cell inverter to quadruplicate voltage levels,” IET Power Electron., vol. 6, no. 5, pp. 878-884, 2013.
[3]     M. R. Banaei, F. Mohajel Kazemi, M. R. Jannati Oskuee, “New mixture of hybrid stacked multi-cell with half-cascaded converter to increase voltage level,” IET Power Electron., vol. 6, no. 7, pp. 1406-1414, 2013.
[4]     K. Sivakumar, D. Anandarup, R. Ramchand and C. Patel, “A hybrid multilevel inverter topology for an open-end winding induction-motor drive using two-level inverters in series with a capacitor-fed H-bridge cell,” IEEE Trans. Ind. Electrons, vol. 57, no. 11, pp. 3707-3714, 2010.
[5]     J. Rodriguez, J. Lai, and F. Z. Peng, “Multilevel inverters: A survey of topologies, controls and applications,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 4, pp. 724-738, 2002.
[6]     M. Farhadi Kangarlu, E. Babaei and F. Blaabjerg, “An LCL-filtered single-phase multilevel inverter for grid integration of PV systems,” J. Oper. Autom. Power Engin., vol. 4, no. 1, pp. 54-65, 2016.
[7]     A. Ajami, M. R. Jannati Oskuee, A. Mokhberdoran, H. Shokri, “Selective harmonic elimination method for wide range of modulation indexes in multilevel inverters using ICA,” J. Cent. South Univ., vol. 21, no. 4, pp. 1329-1338, 2014.
[8]     A. Ajami, M. R. Jannati Oskuee and A. Mokhberdoran, “Implementation of novel technique for selective harmonic elimination in multilevel inverters based on ICA,” Adv. Power Electron., vol. 2013, pp.1- 10, 2013.
[9]     S. Laali, E. Babaei and M. B. B. Sharifian, “Reduction the number of power electronic devices of a cascaded multilevel inverter based on new general topology,” J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 2, no. 2, pp. 81-90, 2014.
[10]  Y. Zhang and J. V. Milanovic, “Global voltage sag mitigation with FACTS based devices,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 25, no. 4, pp. 2842-2850, 2010.
[11]  A. Llaria, O. Curea, J. Jiménez, and H. Camblong, “Survey on micro-grids: unplanned islanding and related inverter control techniques,” Renew. Energy, vol. 36, no. 8, pp. 2052-2061, 2011.
[12]  R. T. H. Li, H. S. Chung, and T. K. M. Chan, “An active modulation technique for single-phase grid connected CSI,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 22, no. 4, pp. 1373-1380, 2007.
[13]  A. R.  Beig and V. T.  Ranganathan, "A novel CSI-fed induction motor drive." IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, no. 4, pp.  1073-1082, 2006.
[14]  T.  Noguchi and Suroso, “Review of novel multilevel current-source inverters with h-bridge and common-emitter based topologies,” Proc. IEEE Energy Convers. Congr. Expos., 2010, pp. 4006-4011.
[15]  R. E.  Torres-Olguin, A.  Garces, M. Molinas and T. Undemand, “Integration of offshore wind farm using a hybrid HVDC transmission composed by the PWM current-source converter and line-commutated converter,” IEEE Trans.  Energy Convers., vol. 28, no.1, pp. 125-134, 2013.
[16]  V.Vekhande, N.  Kothari and B.  G. Fernandes, “Switching state vector selection strategies for paralleled multilevel current-fed inverter under unequal DC-link currents condition, IEEE Trans.  Power Electron., vol. 30, no. 4, pp. 1998-2009, 2015.
[17]  P. Cossutta, M. P. Aguirre, A. Cao, S.  Raffo, and M. I.  Vaua, “Single stage fuel cell to grid interface with multilevel current-source inverters,” IEEE Trans. Ind.  Electron., vol. 62, no. 8, pp. 5256-5264, 2015.
[18]  S. Kwak, and H. A. Toliyat, “Multilevel converter topology using two types of current-source inverters,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 42, no. 6, pp. 1558-1564, 2006.
[19]  B. P. McGrath, and D. G. Holmes, “Natural current balancing of multi-cell current source inverter,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 3, pp. 1239-1246, 2008.
[20]  Z. H. Bai, and Z. C. Zhang, “Conformation of multilevel current source converter topologies using the duality principle,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 5, pp. 2260-2267, 2008.
[21]  E. S. Najmi and A. Ajami, "Modular symmetric and asymmetric reduced count switch multilevel current source inverter," IET Power Electron., vol. 9, no. 1, pp. 51-61, 2016.
[22]  A. Nami, L. Jiaqi, F.  Dijkhuizen, and G. D.  Demetriades, “Modular Multilevel Converters for HVDC Applications:  Review on converter cells and functionalities, ” IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no.  1, pp.  18-36, 2015.
[23]  A. Ajami, M. R. Jannati Oskuee, M. T. Khosroshahi and A. Mokhberdoran, “Cascade multi-cell multilevel converter with reduced number of switches,” IET Power Electron., vol. 7, no. 3, pp. 552-558, 2014.
[24]  Data sheet of IGBT ‘BUP314’, Available at: www.datasheetcatalog.com.