طراحی اینورتر PV متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور تکفاز با در نظر گرفتن کاهش جریان نشتی و کدهای شبکه LVRT

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیر کبیر تهران

چکیده

در این مقاله اینورتر PV متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور تکفاز جدیدی ارائه شده است. بررسی ها در اینورترهای PV متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور نشان می دهد وجود جریان نشتی رابطه مستقیم با ولتاژ مد مشترک متغییر دارد، که در جزئیات نشان داده شده است. از طرفی، در سالهای اخیر ارضای کدهای شبکه جدید از قبیل LVRT با قابلیت تزریق توان راکتیو در طول خطا در شبکه برای اینورترهای PV متصل به شبکه بدون ترانسفورماتور اجباری شده است. بنابراین، طراحی ساختار پیشنهادی بر مبنای ثابت نگه داشتن ولتاژ مد مشترک به منظور سرکوب جریان نشتی و جهت فراهم آوردن قابلیت تزریق توان راکتیو در طول خطا در شبکه می باشد. استراتژی های کنترلی برای تزریق توان راکتیو در شرایط LVRT نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است. به منظور تأیید مفاهیم تئوری ارائه شده، عملکرد و پاسخ دینامیکی اینورتر PV بدون ترانسفورماتور پیشنهادی به وسیله سیمولینک متلب بررسی شده اند و نتایج شبیه سازی ارائه و بحث شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]    Trends 2018 in photovoltaic applications: Survey report of selected IEA countries between 1992 and 2017, Report IEA PVPS T1-34:2018.
[2]    A. Yazdankhah and R. Kazemzadeh, “Power management in a utility connected micro-grid with multiple renewable energy sources”, J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 5, pp. 1-10, 2017.
[3]    K. Kovanen, “Photovoltaics and power distribution”, Renewable Energy Focus, vol. 14, pp. 20-21, 2013.
[4]    M. Islam, S. Mekhilef and M. Hasan, “Single phase transformerless inverter topologies for grid-tied photovoltaic system: A review”, Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 45, pp. 69-86, 2015.
[5]    Y. Gu et al., “Transformerless inverter with virtual DC bus concept for cost-effective grid-connected PV power systems”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, pp. 793-805, 2013.
[6]    M. Khan et al., “Transformerless inverter topologies for single-phase photovoltaic systems: a comparative review”, IEEE J. Emerging Sel. Top. Power Electron., 2019.
[7]    T. Remus, M. Liserre and Pedro Rodriguez, “Grid converters for photovoltaic and wind power systems”, vol. 29, John Wiley & Sons, 2011.
[8]    T. Freddy, N. Rahim, W. Hew and H. Che, "Comparison and analysis of single-phase transformerless grid-connected PV inverters”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, pp. 5358-5369, 2014.
[9]    H. Li et al., “An improved H5 topology with low common-mode current for transformerless PV grid-connected inverter”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, pp. 1254-1265, 2019.
[10]  R. Gonzalez et al., “High-efficiency transformerless single-phase photovoltaic inverter”, 12th Int. Power Electron. Motion Control Conf., pp. 1895-1900, 2006.
[11]  W. Yu, J. Lai, H. Qian and C. Hutchens, “High-efficiency MOSFETInverter with H6-type configuration for photovoltaic nonisolated ac-module applications”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, pp. 1253-60, 2011.
[12]  B. Yang, W. Li, Y. Gu, W. Cui and X. He, “Improved transformerless inverter with common-mode leakage current elimination for a photovoltaic grid-connected power system”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, pp. 752-762, 2012.
[13]  M. Kangarlu, E. Babaei and F. Blaabjerg, “An LCL-filtered Single-phase multilevel inverter for grid integration of PV systems”, J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 4, pp. 54-65, 2016.
[14]  Y. Zhou and H. Li, “Analysis and suppression of leakage current in cascaded-multilevel-inverter-based PV systems”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, pp. 5265-77, 2014.
[15]  G. Vazquez et al., “A modulation strategy for single-phase HB-CMI to reduce leakage ground current in transformer-less PV applications”, 39th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., pp. 210-215, 2013.
[16]  X. Guo and X. Jia, “Hardware-based cascaded topology and modulation strategy with leakage current reduction for transformerless PV systems”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 63, pp. 7823-7832, 2016.
[17]  Y. Yang et al., “Low-voltage ride-through of single-phase transformerless photovoltaic inverters”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 50, pp. 1942-52, 2014.
[18]  T. Wu, C. Kuo, K. Sun and H. Hsieh, “Combined unipolar and bipolar PWM for current distortion improvement during power compensation”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, pp. 1702-1709, 2014.
[19]  T. Freddy, J. Lee, H. Moon, K. Lee and N. Rahim, “Modulation technique for single-phase transformerless photovoltaic inverters with reactive power capability”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, pp. 6989-99, 2017.
[20]  M. Kangarlu and F. Mohammadi, “Performance improvement of single-phase transformerless grid-connected PV inverters regarding common-mode voltage (CMV) and LVRT”, J. Oper. Autom. Power Eng., vol. 7, pp. 1-15, 2019.
[21]  M. Kangarlu and F. Mohammadi, “Performance comparison of single-phase transformerless grid-connected PV inverters”, 9th Annu. Power Electron., Drives Syst. Technol. Conf., pp. 71-76, 2018.
[22]  T. Remus, M. Liserre and Pedro Rodriguez, “Grid converters for photovoltaic and wind power systems”, vol. 29. John Wiley & Sons, 2011.
[23]  Y. Yang, F. Blaabjerg and Z. Zou, “Benchmarking of grid fault modes in single-phase grid-connected photovoltaic systems”, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 49, pp. 2167-2176, 2013.
[24] Reference technical rules for connecting users to the active and passive LV distribution companies of electricity, Comitato Elettrotecnico Italiano, Italy, 2011.
[25]  W. Li et al., “Topology review and derivation methodology of single-phase transformerless photovolta-ic inverters for leakage current suppression”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 62, pp. 4537-51, 2015.
[26]  E. Akpınar, A. Balıkcı, E. Durbaba and B. T. Azizoğlu, “Single-phase transformerless photovoltaic inverter with suppressing resonance in improved H6”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, pp. 8304-16, 2019.
[27]  E. Babaei, M. Kangarlu and M. Hosseinzadeh, “Asymmetrical multilevel converter topology with reduced number of components”, IET Power Electron., vol. 6, pp. 1188-1196, 2013.
[28]  S. Hosseini, M. Kangarlu and A. Sadigh, “A new topology for multilevel current source inverter with reduced number of switches”, Int. Conf. Electr. Electron, Eng., pp. 273-277, 2009.
[29]  E. Babaei, S. Laali, and M. 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, pp. 81-90, 2014.