ارائه ساختار اینورتر افزاینده هفت سطحی مبتنی بر خازن کلیدزنی-شده با کاهش تعداد المان‌ها جهت کاربرد در سیستم‌های خورشیدی متصل به شبکه

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی برق، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

doi
10.22034/tjee.2022.15597
چکیده

در این مقاله یک اینورتر خورشیدی متصل به شبکه هفت سطحی بر مبنای تکنیک خازن کلیدزنی-شده با قابلیت افزایندگی ولتاژ ورودی معرفی شده است. این ساختار شامل یک خازن الکترولیتی، هشت کلید قدرت و دو منبع ولتاژ ورودی است. دامنه پیک ولتاژ خروجی اینورتر پیشنهادی، یک و نیم برابر مجموع منابع ولتاژهای ورودی می‌باشد. تعداد المان‌های اینورتر پیشنهادی در مقایسه با اینورترهای هفت سطحی اخیر کاهش یافته است که مناسب برای کاربردهای متصل به شبکه در پانل‌های خورشیدی می‌باشد. این ساختار نیازی به روش کنترلی مستقل برای بالانس ولتاژ خازن نبوده و دارای بالانس خودی ولتاژ خازن می‌باشد. همچنین برای تزریق توان به شبکه، از روش کنترل مدل پبش‌بین جهت تولید ولتاژ با سطوح مختلف استفاده شده است. جهت کاهش حجم و اندازه ساختار اینورتر پیشنهادی، طراحی بهینه خازن تحت بارهای اهمی و اهمی-سلفی مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات تلفات اینورتر پیشنهادی به صورت تحلیل ریاضی تحت بار‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد اینورتر پیشنهادی در حالت متصل به شبکه و منفصل از شبکه، در محیط نرم افزار MATLAB/Simulink شبیه‌سازی شده و نتایج آن ارائه گردیده است. در نهایت، جهت اثبات عملکرد اینورتر پیشنهادی در محیط آزمایشگاهی، یک نمونه اولیه عملی از اینورتر پیشنهادی در توان 200 وات با حداکثر ولتاژ خروجی 180 ولت ساخته شده و تطابق نتایج حاصل از آن با نتایج شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است.