Research Article

Design and analysis of a grid-tied single phase nine level asymmetrical inverter

Volume: 23 Number: 5 October 20, 2017
TR EN

Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi

Öz

Günümüzde yaygın olarak kullanılan çok seviyeli Eviriciler (ÇSE) için giriş tarafındaki gerilim seviyeleri önemli bir sınırlayıcı olmaktadır. Yüksek güçlü enerji sistemlerinde, iki seviyeli eviricilerde kullanılacak anahtarlama elemanının gücünün yetersiz kalması, çıkış dalga şeklinin sinüzoidalden uzak olması ve düşük gerilim üretilmesinden kaynaklı transformatör kullanılması klasik iki seviyeli eviricilerin dezavantajlarındandır. Ayrıca iki seviyeli eviricilerde toplam harmonik distorsiyonunu (THD) azaltmak için yüksek anahtarlama frekansının kullanılması anahtarlama kayıplarını arttırmaktadır. Bu çalışmada, asimetrik eviricinin THD oranını düşürmek ve şebeke bağlantısını gerçekleştirmek için Matlab/Simulink ortamında modelleme yapılmıştır. Çalışma kapsamında, üçlü besleme gerilimi yapısında asimetrik H-köprü evirici modellenmiş ve sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM) kontrol algoritması ile anahtarlama işaretleri üretilmiştir. Eviricinin şebeke bağlantısı, geliştirilen PI kontrol algoritması ve PLL kontrol algoritmalarıyla denetlenmiştir. Tasarlanan PI ile elde edilen sonuçlarda THD oranının düştüğü görülmektedir. Ayrıca sistemin açık döngüye göre dinamik ve hızlı çalıştığı gözlemlenmiştir. Sistem hem açık döngü çalıştırılarak hem PI kontrolcü ile hem de PI-PLL ile çalıştırılarak THD oranları incelenmiş ve önerilen tek fazlı şebeke etkileşimli evirici kontrol yöntemi doğrulanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda sistemin kontrolünde PI ve PI-PLL kontrollerinden elde edilen sonuçların yaklaşık aynı olduğu ancak PI-PLL kontrol yönteminin daha verimli sonuçlar sağladığı görülmüştür. Ayrıca, tasarlanan PLL yöntemiyle karışık kontrol yöntemlerine ve algoritmalara ihtiyaç olmadan sistem şebekeye bağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

References

  1. Çolak I, Kabalcı E, Bayındır R. “Review of multilevel voltage source inverter topologies and control schemes”. Energy Conversion and Management, 52, 1114-1128, 2011.
  2. Krishna KV, Suryawanshi HM, Shitole AB, Ajmal T. "Comparison between 2-level and 3-level grid connected inverters implemented using SRF PLL technique". International Conference on Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth (ICEPE), Shillong, India, 12-13 June 2015.
  3. Li X, Balog RS. "PLL-less robust active and reactive power controller for single phase grid-connected inverter with LCL filter". IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Charlotte, NC, 15-19 March, 2015.
  4. Çolak I, Kabalcı E, Keven G. “A review on asymmetric multi-level ınverters”. EMO Bilimsel Dergi, 2(3), 137-143, 2012.
  5. Babaei E, Moeinian MS. “Asymmetric cascaded multilevel inverter with charge balance control of a low resolution symmetric subsystem”. Energy Conversion and Management, 51(11), 2272-2278, 2010.
  6. Kai D, Yunping Z, Lei L, Zhichao W, Hongyuan J, Xudong Z. "Novel hybrid cascade asymmetric inverter based on 5-level asymmetric inverter". 36th Power Electronics Specialists Conference, Recife, Brazil, 16 June 2005.
  7. Miranda H, Espinosa-Pe-rez G, Cárdenas V. “Passivity-based control of an asymmetric nine-level inverter for harmonic current mitigation”. Power Electronics, 5(2), 237-247, 2012.
  8. Colak I, Bayindir R, Kabalci E. “Design and analysis of a 7-level cascaded multilevel inverter with dual SDCSs”. International Symposium on Power Electrical Drives Automation and Motion, Pisa, Italy, 14-16 June 2010.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Rıdvan Canbaz This is me

Publication Date

October 20, 2017

Submission Date

October 20, 2017

Acceptance Date

-

Published in Issue

Year 2017 Volume: 23 Number: 5

APA
Kabalcı, E., & Canbaz, R. (2017). Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(5), 512-518. https://izlik.org/JA94KM75DA
AMA
1.Kabalcı E, Canbaz R. Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2017;23(5):512-518. https://izlik.org/JA94KM75DA
Chicago
Kabalcı, Ersan, and Rıdvan Canbaz. 2017. “Şebeke Bağlantılı Tek Fazlı Dokuz Seviyeli Asimetrik Evirici Tasarımı Ve Analizi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 23 (5): 512-18. https://izlik.org/JA94KM75DA.
EndNote
Kabalcı E, Canbaz R (October 1, 2017) Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 23 5 512–518.
IEEE
[1]E. Kabalcı and R. Canbaz, “Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 23, no. 5, pp. 512–518, Oct. 2017, [Online]. Available: https://izlik.org/JA94KM75DA
ISNAD
Kabalcı, Ersan - Canbaz, Rıdvan. “Şebeke Bağlantılı Tek Fazlı Dokuz Seviyeli Asimetrik Evirici Tasarımı Ve Analizi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 23/5 (October 1, 2017): 512-518. https://izlik.org/JA94KM75DA.
JAMA
1.Kabalcı E, Canbaz R. Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2017;23:512–518.
MLA
Kabalcı, Ersan, and Rıdvan Canbaz. “Şebeke Bağlantılı Tek Fazlı Dokuz Seviyeli Asimetrik Evirici Tasarımı Ve Analizi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 23, no. 5, Oct. 2017, pp. 512-8, https://izlik.org/JA94KM75DA.
Vancouver
1.Ersan Kabalcı, Rıdvan Canbaz. Şebeke bağlantılı tek fazlı dokuz seviyeli asimetrik evirici tasarımı ve analizi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi [Internet]. 2017 Oct. 1;23(5):512-8. Available from: https://izlik.org/JA94KM75DA