اینورتر هفت سطحی آبشاری تمام‌پل با منابع جریان مستقیم گسسته

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه صنعتی جندی شاپور دزفول

چکیده

در روش‌های کلیدزنی فرکانس پایین، منابع جریان مستقیم (DC) تنظیم شونده همراه با زوایای کلیدزنی درجه‌های آزادی سیستم را به‌منظور کاهش یا حذف هارمونیک‌ها به‌صورت مؤثر افزایش می‌دهند. استفاده از منابع DC متغیر هزینه، تلفات و پیچیدگی سیستم را افزایش می‌دهد. این مقاله یک روش جدید برای اینورترهای چندسطحی آبشاری تمام‌پل بر اساس منبع DC متغیر گسسته به‌منظور کاهش تعداد منابع DC تنظیم شونده ارائه می‌دهد. در این مقاله، برای تنظیم ولتاژ خروجی یک رویه بهینه‌سازی بر اساس تغییرات گسسته منابع جریان مستقیم ارائه شده است؛ که منجر به کاهش موثر هارمونیک‌ها و بهبود کیفیت ولتاژ خروجی می‌شود. در روش بهینه‌سازی، مقادیر نزدیک به بهینه منابع DC و زوایای کلیدزنی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه (MOGA) به‌دست می‌آید. به‌منظور تأیید امکان‌پذیری راه‌حل جدید، یک نمونه آزمایشگاهی بر اساس اینورتر هفت سطحی آبشاری تمام‌پل با سه سلول پیاده‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی و پیاده‌سازی عملی، اثربخشی روش پیشنهادی بر مبنای منابع DC متغیر گسسته را در کاهش هارمونیک‌ها و تنظیم ولتاژ نشان می‌دهد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Seven Level Cascaded H-bridge Multilevel Inverter with Discrete Variation of DC Sources

نویسندگان [English]

  • A. Behzadi Nezhad
  • A. Namadmalan
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Jundi Shapur University of Technology-Dezful, Khuzestan, Iran
چکیده [English]

In low switching frequency strategies, regulated DC sources along with the switching angles increase the system’s degrees of freedom to effectively mitigate or eliminate harmonics. Utilizing the variable DC sources increase the cost, losses and complexity of the system. This paper presents a new method for cascaded H-bridge multilevel inverters based on discrete variable DC source to reduce number of the regulated DC sources. In this paper, an optimization procedure for output voltage regulation is devised based on the discrete variable DC sources, which results in  effective reduction of harmonics and improvement of the output voltage quality. In the optimization method, the near optimum values of DC sources and switching angles are obtained using multi objective genetic algorithm. To verify the feasibility of the new solution, a laboratory prototype is implemented based on seven level cascaded H-bridge inverter with three cells in each phase. Simulation and experimental results validate the effectiveness of the proposed method based on the discrete variable DC sources in reduction of  harmonics and voltage regulation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cascaded H-bridge multilevel inverter
  • variable DC sources
  • total harmonic distortion

مراجع

[1]      S. Kouro, M. Malinowski, K. Gopakumar, J. Pou, L. G. Franquelo, B. Wu, J. Rodriguez, M. A. Pérez, and J. I.
Leon, “Recent advances and industrial applications of multilevel converters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 8, pp. 2553-2580, 2010.
[2]      M. Malinowski, K. Gopakumar, J. Rodriguez and M. A. Perez, “A survey on cascaded multilevel inverters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 7, pp. 2197-2206, 2010.
[3]      سیما شاه‌محمدی، سیدحسین حسینی، ابراهیم بابایی، مهران صباحی و جابر فلاح اردشیر، «آنالیز تحلیلی هارمونیک‌های خروجی اینورترهای چندسطحی در حالت کلیدزنی نامتقارن»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 1، صفحه 209-219، 1395.
[4]      A. Edpuganti and A. K. Rathore, “A survey of low switching frequency modulation techniques for medium-voltage multilevel converters,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 51, no. 5, pp. 4212-4228, 2015.
[5]      M. S. A. Dahidah, G. Konstantinou and V. G. Agelidis, “A review of multilevel selective harmonic elimination PWM:
formulations, solving algorithms, implementation and applications,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 8, pp. 4091-4106, 2015.
[6]      M. Najjar, A. Moeini, M. K. Bakhshizadeh, F. Blaabjerg and S. Farhangi, “Optimal selective harmonic mitigation
technique on variable DC link cascaded H-bridge converter to meet power quality standards,” IEEE
Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 4, no. 3, pp. 1107-1116, 2016.
[7]      N. Farokhnia, S. H. Fathi, N. Yousefpoor and M. K. Bakhshizadeh, “Minimisation of total harmonic distortion
in a cascaded multilevel inverter by regulating voltages of dc sources,” IET Power Electronics, vol. 5, no. 1, pp. 106-114, 2012.
[8]      Y. Liu and H. Hong, “Real-time calculation of switching angles minimizing THD for multilevel inverters with step
modulation,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 2, pp. 285-293, 2009.
[9]      سعید سعیدآبادی، امین اشرف‌گندمی، سیدحسین حسینی، مهران صباحی ، «یک اینورتر چندسطحی سه‌فاز بهبودیافته با منابع ولتاژ برابر»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 3، صفحه 1083-1097، 1396.
[10]      R. Khamooshi and A. Namadmalan, “Converter utilisation ratio assessment for total harmonic distortion optimisation in cascaded H-bridge multi-level inverters,” IET Power Electronics, vol. 9, no. 10, pp. 2103-2110, 2016.
[11]      M. Etesami, N. Ghasemi, D. M. Vilathgamuwa and W. L. Malan, “Particle swarm optimisation-based modified SHE method for cascaded H-bridge multilevel inverters,” IET Power Electronics, vol. 10, no. 1, pp. 18-28, 2017.
[12]      J. Lamb and B. Mirafzal, “An adaptive SPWM technique for cascaded multilevel converters with time-variant DC
sources,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 52, no. 5, pp. 4146-4155, 2016.
[13]      J. Rodriguez, S. Bernet,  B. Wu, J. O. Pontt and S. Kouro, “Multilevel voltage-source-converter topologies for industrial medium-voltage drives,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 6, pp. 2930-2945, 2007.
[14]      N. Farokhnia, H. Vadizadeh, S. H. Fathi, and F. Anvariasl, “Calculating the formula of line voltage THD in multilevel
inverter with unequal DC sources,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 8, pp. 3359-3372, 2011.
[15]      A. Konak, D. W. Coit, and A. E. Smith, “Multi-objective optimization using genetic algorithms: A tutorial,”
Reliability Engineering & System Safety, vol. 91, no. 9, pp. 992-1007, 2006.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار