یک اینورتر تقویت‌کننده تک‌مرحله‌ای تک‌فاز بهبود‌یافته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، مرکز تحقیقات مدیریت انرژی، دانشگاه محقق اردبیلی

3 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، مرکز تحقیقات مدیریت انرژی، دانشگاه محقق اردبیلی

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز

چکیده

این مقاله یک اینورتر تک­فاز تک ­مرحله­ای بهبودیافته با چهار کلید را ارائه می­کند. اینورتر پیشنهادی همانند اینورتر شبه منبع‌امپدانسی (qZSI) و اینورتر تقویت ­کننده شبه‌کلید‌زنی‌شده (qSBI)، دارای ویژگی‌های مهمی مانند جریان ورودی پیوسته، ولتاژ افزاینده-کاهنده با تبدیل تک‌مرحله‌ای، ایمنی اتصال­ کوتاه و کارایی برای سیکل-کاری­های گوناگون است. در ادامه مقاله ابتدا نحوه عملکرد اینورتر پیشنهادی و نحوه کلید­زنی آن بیان می‌شود و سپس تحلیل حالت دائمی آن ارائه می‌گردد. به منظور مشخص نمودن مزیت‌های اینورتر پیشنهادی، مقایسه مبدل با ساختارهای مشابه ارائه می‌گردد. به منظور تأیید عملکرد صحیح و همچنین اثبات روابط ارائه شده، یک نمونه عملی از ساختار پیشنهادی در محیط آزمایشگاه پیاده­سازی شده است. نتایج آزمایشگاهی اینورتر پیشنهادی در توان خروجی حدوداً 150 وات و در فرکانس کلیدزنی 10 کیلوهرتز استخراج شده است. نتایج و شکل‌‌موج­های به دست آمده از تست آزمایشگاهی، عملکرد مبدل پیشنهادی، تحلیل حالت دائمی و کارایی آن را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A Modified Single-Phase Single-Stage Boost Inverter

نویسندگان [English]

  • Hadi Khoramdel 1
  • Farzad Sedaghati 2
  • Hossein Shayeghi 3
  • Hadi Dolati 4
1 PhD student, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabi, iran
2 Associate Professor, Faculty of Engineering, Energy Management Research Center, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabi, iran
3 Professor, Faculty of Engineering, Energy Management Research Center, University of Mohaghegh Ardabili ,Ardabi, iran
4 MSc Student, Faculty of Electrical and Computer Engineering, University of Tabriz,Tabriz,, iran
چکیده [English]

This paper presents a modified single stage single phase inverter with four switches. The proposed inverter has important features such as continuous input current, voltage buck and boost with single stage conversion, short circuit safety and operation in various duty cycles same as qZSI and qSBI converters. In the rest of the paper, the suggested inverter operation mode and its switching method are described first and then, the steady state analysis is presented. To validate the merits of the proposed inverter, a comparison of the converter with similar topologies is provided. To verify the proper operation of the converter and also, to prove the presented theoretical calculations, a prototype of the introduced topology has been implemented in the laboratory. Test measurement results of the suggested inverter in 150 W with 10kHz frequency is derived. The obtained results and waveforms from test measurement present proposed inverter operation, steady state analysis and performance.
.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boost inverter
  • Switched inverter
  • Z-source Inverter
  • High step up

مراجع

[1] Y. Xue, L. Chang, S.B. Kjaer, J. Bordonau, and T. Shimizu. "Topologies of single-phase inverters for small distributed power generators: an overview." IEEE transactions on Power Electronics 19, no. 5 (2004): 1305-1314.
[2] S. Dasgupta, S.K. Sahoo, and S. K. Panda. "Single-phase inverter control techniques for interfacing renewable energy sources with microgrid—Part I: Parallel-connected inverter topology with active and reactive power flow control along with grid current shaping." IEEE transactions on power electronics 26, no. 3 (2010): 717-731.
[3] T.K.S. Freddy, N.A. Rahim, W.P. Hew, and H.S. Che. "Comparison and analysis of single-phase transformerless grid-connected PV inverters." IEEE Transactions on Power Electronics 29, no. 10 (2013): 5358-5369.
[4] M. Shen, A. Joseph, J. Wang, F.Z. Peng, and D.J. Adams. "Comparison of traditional inverters and $ Z $-source inverter for fuel cell vehicles." IEEE Transactions on power electronics 22, no. 4 (2007): 1453-1463.
[5] Y. Tang, D. Fu, T. Wang, and Z. Xu. "Hybrid switched-inductor converters for high step-up conversion." IEEE Transactions on Industrial Electronics 62, no. 3 (2014): 1480-1490.
[6] B. Gu, J. Dominic, J.S. Lai, Z. Zhao, and C. Liu. "High boost ratio hybrid transformer DC–DC converter for photovoltaic module applications." IEEE Transactions on Power Electronics 28, no. 4 (2012): 2048-2058.
[7] F.Z. Peng. "Z-source inverter." IEEE Transactions on industry applications 39, no. 2 (2003): 504-510.
[8] P.C. Loh, D.M. Vilathgamuwa, Y.S. Lai, G.T. Chua, and Y. Li. "Pulse-width modulation of Z-source inverters." In Conference Record of the 2004 IEEE Industry Applications Conference, 2004. 39th IAS Annual Meeting., vol. 1. IEEE, 2004.
[9] J. Anderson, and F.Z. Peng. "Four quasi-Z-source inverters." In 2008 IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 2743-2749. IEEE, 2008.
[10] C.J. Gajanayake, F.L. Luo, H.B. Gooi, P.L. So, and L.K. Siow. "Extended-boost $ Z $-source inverters." IEEE Transactions on Power Electronics 25, no. 10 (2010): 2642-2652.
[11] P.C. Loh, D. Li, and F. Blaabjerg. "Γ-Z-source inverters." IEEE transactions on Power Electronics 28, no. 11 (2013): 4880-4884.
[12] W. Qian, F.Z. Peng, and H. Cha. "Trans-Z-source inverters." IEEE transactions on power electronics 26, no. 12 (2011): 3453-3463.
[13] T.K.S. Freddy, N.A. Rahim, W.P. Hew, and H.S. Che. "Comparison and analysis of single-phase transformerless grid-connected PV inverters." IEEE Transactions on Power Electronics 29, no. 10 (2013): 5358-5369.
[14] R.O. Caceres, and I. Barbi. "A boost DC-AC converter: analysis, design, and experimentation." IEEE transactions on power electronics 14, no. 1 (1999): 134-141.
[15] A.S. Patil, and S.P. Diwan. "Notice of Violation of IEEE Publication Principles: A Single-Phase Switched-Boost Inverter for Photovoltaic System." In 2020 2nd International Conference on Innovative Mechanisms for Industry Applications (ICIMIA), pp. 429-434. IEEE, 2020.
[16] A.S. Patil, and S.P. Diwan. "Notice of Violation of IEEE Publication Principles: A Single-Phase Switched-Boost Inverter for Photovoltaic System." In 2020 2nd International Conference on Innovative Mechanisms for Industry Applications (ICIMIA), pp. 429-434. IEEE, 2020.
[17] V. Jagan, J. Kotturu, and S. Das. "Enhanced-boost quasi-Z-source inverters with two-switched impedance networks." IEEE Transactions on Industrial Electronics 64, no. 9 (2017): 6885-6897.
[18] M.K. Nguyen, and T.T. Tran. "A single-phase single-stage switched-boost inverter with four switches." IEEE Transactions on Power Electronics 33, no. 8 (2017): 6769-6781.
[19] M.K. Nguyen, Tuan-Vu Le, Sung-Jun Park, and Young-Cheol Lim. "A class of quasi-switched boost inverters." IEEE Transactions on Industrial Electronics 62, no. 3 (2014): 1526-1536.
[20] J. Kan, S. Xie, Y. Wu, Y. Tang, Z. Yao, and R. Chen. "Single-stage and boost-voltage grid-connected inverter for fuel-cell generation system." IEEE Transactions on Industrial Electronics 62, no. 9 (2015): 5480-5490.
[21] H. Ribeiro, A. Pinto, and B. Borges. "Single-stage DC-AC converter for photovoltaic systems." In 2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 604-610. IEEE, 2010.
[22] B.N. Alajmi, K.H. Ahmed, G.P. Adam, and B.W. Williams. "Single-phase single-stage transformer less grid-connected PV system." IEEE transactions on power electronics 28, no. 6 (2012): 2664-2676.
[23] S.A.S. Grogan, D.G. Holmes, and B.P. McGrath. "High-performance voltage regulation of current source inverters." IEEE transactions on power electronics 26, no. 9 (2011): 2439-2448.
 
مدل سازی در مهندسی
دوره 22، شماره 76
اردیبهشت 1403
صفحه 13-26

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری: 07 اردیبهشت 1402
  • تاریخ پذیرش: 28 مرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار