ارائه یک ساختار جدید از اینورتر افزاینده منبع مجزا با بهره ولتاژ بالا مبتنی بر شبکه منبع امپدانسی Trans-Z و مدولاسیون بردار فضایی اصلاح شده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شیراز

2 استادیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شیراز

3 دانشکده مهندسی برق ، دانشگاه صنعتی شیراز

10.22034/tjee.2026.69362.5087

چکیده

در کاربردهای تبدیل ولتاژ DC-AC که به ولتاژ خروجی با سطح بالاتر از ولتاژ ورودی نیاز است، استفاده از اینورتر منبع ولتاژ با محدودیت‌هایی مواجه است. این ساختار معمولاً نیاز به یک مرحله افزاینده مجزا دارد که پیچیدگی و هزینه سیستم را افزایش می‌دهد. برای رفع این مشکل، مبدل‌های تک‌مرحله‌ای با قابلیت تقویت ولتاژ توسعه یافته‌اند که نمونه شاخص آن‌ها اینورتر منبع مجزا است. در این مقاله، یک ساختار جدید از این نوع اینورتر مبتنی بر شبکه امپدانسی معرفی شده است، که از ویژگی‌های طرح پیشنهادی نسبت به کارهای ارائه شده می‌توان به بهره ولتاژ خروجی بالا و همچنین ضریب تقویت مرتبه دوم بخش DC می‌توان اشاره کرد که توسط دو پارامتر مستقل شامل دوره‌ی کاری و ضریب سیم‌پیچی بهره ولتاژ برای مقادیر بسیار بالا و پایین قابل تنظیم است، و همچنین دوره‌ی کاری به‌عنوان متغیر کنترلی نسبت تبدیل ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله به منظور کاهش استرس ولتاژ روی نیمه هادیها برای تولید پالس‌های سوئیچینگ، از روش مدولاسیون بردار فضای اصلاح‌شده استفاده شده که نحوه تولید پالس‌ها و معادلات مربوطه توضیح داده شده است. همچنین، اصول عملکرد اینورتر در مدهای مختلف کاری و تحلیل ریاضی آن در شرایط پایدار ارائه شده است. به منظور اثبات عملکرد مناسب سیستم و مقایسه با تحلیل‌های تئوری، شبیه سازی‌های مختلفی انجام شده و یک نمونه آزمایشگاهی از سیستم شبکه امپدانسی نیز ساخته شده است. نتایج آزمایشگاهی، عملکرد شبکه امپدانسی بکار رفته در بخش DC و مطابقت آن با تئوری های موجود را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A High Gain Split-Source Boost Inverter Structure Based on a Trans-Z Impedance-Source Network and Modified Space Vector Modulation

نویسندگان [English]

  • Mahboobeh Izadi 1
  • Amirhossein Rajaei 2
  • Sajjad Yazdani 3
1 Department of electrical engineering, Shiraz University of Technology
2 Electrical and Electronics Department, Shiraz University of Technology
3 Department of Electrical Engineering , Shiraz University of Technology
چکیده [English]

In DC-AC voltage conversion applications where an output voltage higher than the input voltage is required, utilization of a voltage source inverter encounters limitations. This structure usually requires an extra boosting stage, which increases the complexity of the system. Therefore, single-stage converters with boosting capability have been proposed, one of the prominent types of which is the split source inverter. In this paper, a new structure of this type of inverter based on an impedance network is introduced with the purpose of increasing the output voltage gain. The proposed structure has a quadratic boost factor and is controlled by two parameters, duty cycle and turns ratio. Considering the specific switching requirements of the inverter, the modified space vector modulation method is used, and the method of generating pulses and the relevant equations are explained. Also, the principles of inverter operation in different operating modes and its mathematical analysis in steady state conditions are presented. To prove the system's proper operation and verify theoretical analysis, simulations are performed, and an experimental prototype of the system is built. The results indicate the proper performance of the converter and well compliance with theory.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Voltage source inverter
  • Impedance source network
  • Split source inverter
  • Voltage gain