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
- Çolak I, Kabalcı E, Bayındır R. “Review of multilevel voltage source inverter topologies and control schemes”. Energy Conversion and Management, 52, 1114-1128, 2011.
- 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.
- 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.
- Çolak I, Kabalcı E, Keven G. “A review on asymmetric multi-level ınverters”. EMO Bilimsel Dergi, 2(3), 137-143, 2012.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
Publication Date
October 20, 2017
Submission Date
October 20, 2017
Acceptance Date
-
Published in Issue
Year 2017 Volume: 23 Number: 5