Порівняння топологій інверторів за коефіцієнтом нелінійних спотворень вихідної напруги

Autor: Fedin, Ihor Serhiiovych
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Електроніка
Electronics
cascade multilevel voltage inverter
z-inverter
quasi-z-inverter
multilevel z-inverter
multilevel quasi-z-inverter
621.314.58
многоуровневый инвертор напряжения
каскадная схема
схема с импедансной цепью во входном контуре
схема с квази-импедансной цепью во входном контуре
многоуровневый z-инвертор
многоуровневый квази-z-инвертор
Электроника
багаторівневий інвертор напруги
каскадна схема
схема з імпедансним ланцюгом у вхідному контурі
схема з квазі-імпедансним ланцюгом у вхідному контурі
багаторівневий z-інвертор
багаторівневий квазі-z-інвертор
Zdroj: Electronic and Acoustic Engineering; Том 2, № 4 (2019); 6-11
Электронная и Акустическая Инженерия; Том 2, № 4 (2019); 6-11
Електронна та Акустична Інженерія; Том 2, № 4 (2019); 6-11
ISSN: 2524-2725
2617-0965
Popis: This paper is devoted to comparison analysis of different topologies of the inverters that are used in the systems with alternative energy sources. A brief theoretical review of the most commonly used topologies for the power systems with alternative energy sources are given, their main advantages and disadvantages are determined. In close details were considered principles of construction and operation of the topology with impedance input circuit (z-inverter), and topology with quasi-impedance input circuit (quasi-z-inverter). A special feature of these topologies is ability to operate in special mode which is called “shoot-trough state”. It means that one of the inverter’s arms is short-circuited for a small period of time which substitutes a part of the zero state. Possibility to operate in such state allows to increase the input voltage of the inverter that can be very suitable in inverters that are included in photovoltaic power systems. Implementation of shoot-trough state allows tracking maximum power point of the photovoltaic array without implementation of additional converters for this. Implementation of quasi-z-topology allows to reduce the load on the passive components of the impedance circuit and to ensure continuous power take-off from the solar batteries array, which makes it easier to track the maximum power point. As an evolution of the cascade multilevel and z- / quasi-z-inverter topologies multilevel cascaded topologies with z- and quasi-z-inverters in separate blocks were considered. The main principles of this structure allows to unite all advantages of cascaded multilevel and z-/quasi-z topologies in one device but also bring few drawbacks such as complexity of the implementation and higher cost of the resulting device. These topologies were simulated in Matlab Simulink, output voltage spectra and total harmonic distortion was obtained and analyzed. According to the obtained results of the simulation and review recommendations for proper selection of the topology of inverter depending on the type and sensitivity to the quality of the input voltage of the load and type of chosen alternative energy source are given. According to this results convenient cascaded multilevel topology could be recommended for the loads that are especially vulnerable to low quality of input supply voltage such as analog amplifiers and radio receivers as topology that have lowest THD (Total harmonic distortion) ratio. Z-/quasi-z-topologies are appropriate to consider as a converter of photovoltaic power system that will work on loads that are not demanding to the quality of supply voltage as topologies with highest level of THD of the output voltage. Cascaded topologies with z- and quasi-z-inverters in separate blocks could be considered as a compromise that could be used in photovoltaic power systems that works on vulnerable loads but such solution increases the cost of a whole power system and complication of the control system.
Проведен обзор топологий инверторов напряжения, широко использующихся в системах электропитания с альтернативными источниками электроэнергии, определены достоинства и недостатки каждой из топологий. Подробнее рассмотрены принципы построения и функционирования инверторов с импедансной и квази-импедансной цепью во входном контуре. Проведено сравнение многоуровневой каскадной топологии, топологии с импедансной цепью во входном контуре (z-инвертор), топологии с квази-импедансной цепью во входном контуре (квази-z-инвертор), многоуровневых каскадных топологий с использованием z- и квази-z-инверторов в качестве топологии силовой части отдельного модуля по коэффициенту нелинейных искажений выходного напряжения. На основании результатов полученных в ходе исследований приведены рекомендации по использованию рассмотренных топологий исходя из требований нагрузки к качеству выходного напряжения и типа используемого альтернативного источника электроэнергии.Библ. 11, рис. 4.
Проведено огляд топологій інверторів напруги, що знаходять широке використання у системах електроживлення з альтернативними джерелами енергії, визначено переваги та недоліки кожної з топологій. Більш детально розглянуто будову та принцип функціонування інверторів з імпедансним та квазі-імпедансним ланцюгом у вхідному колі. Проведено порівняння багаторівневої каскадної топології, топології з імпедансним ланцюгом у вхідному контурі (z-інверторів), топології з квазі-імпедансним ланцюгом у вхідному контурі (квазі-z-інверторів), а також багаторівневих каскадних топологій з використанням z- та квазі-z-інверторів у якості топології силової частини окремого модуля за коефіцієнтом нелінійних спотворень вихідної напруги. За результатами отриманими в результаті досліджень наведено рекомендації щодо застосування досліджених топологій виходячи з вимог навантаження до якості вихідної напруги та типу використовуваного джерела альтернативної енергії.Бібл. 11, рис. 4.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: