ساختار بهبوديافته اينورتر بدون ترانسفورماتور متصل به شبكه با استفاده از روش كنترل تناسبي- تشديدي
الموضوعات :جابر فلاح اردشير 1 , مهران صباحي 2 , سيدحسين حسيني 3 , ابراهيم بابايي 4 , گئورك قره‌پتيان 5
1 - دانشگاه تبريز
2 - دانشگاه تبريز
3 - دانشگاه تبريز
4 - دانشگاه تبريز
5 - دانشگاه صنعتي اميرکبير
الکلمات المفتاحية: اينورتر بدون ترانسفورماتور جريان نشتي, ولتاژ حالت مشترک روش کنترل تناسبي- تشديدي,
ملخص المقالة :
حذف ترانسفورماتور در سيستم‌هاي PV متصل به شبکه داراي مزايايي از جمله کاهش هزينه، اندازه و وزن بوده و همچنين باعث افزايش بازده کلي سيستم ميشود. با وجود حذف ترانسفورماتور، ايزولاسيون گالوانيکي بين شبکه و آرايه PV وجود نداشته و در نتيجه جريان نشتي ناشي از خازن پراکنده نسبت به زمين باعث بروز مسایلي از قبيل افزايش طيف هارمونيکي در خروجي، تلفات و مشکلات ايمني ميشود. اين مقاله يک ساختار بهبوديافته اينورتري بدون ترانسفورماتور دومرحله‌اي متصل به شبکه به منظور کاهش جريان نشتي ارائه مي‌دهد. با توجه به اين که در ساختار پيشنهادي ترمينال منفي سيستم PV مستقيماً به نقطه خنثي شبکه وصل ميشود، لذا جريان نشتي سيستم بدون استفاده از روش‌هاي کنترلي پيچيده خواهد شد. در اين مقاله از روش کنترل‌كننده تناسبی- تشديدي (PR) به منظور کنترل جریان تزريقي به شبكه استفاده شده است. براي تأييد نتايج به دست آمده، اصول عملکرد اينورتر بدون ترانسفورماتور تحليل و در محيط PSCAD/EMTDC شبيه‌سازي شده و نتايج توسط يک نمونه آزمايشگاهي به صورت عملي آزمايش شده است.
[1] F. Bradaschia, M. C. Cavalcanti, P. E. P. Ferraz, F. A. S. Neves, E. C. dos Santos, and J. H. G. Mda Silva, "Modulation for three-phase transformerless Z-Source inverter to reduce leakage currents in photovoltaic systems," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 58, no. 12, pp. 5385-5395, Dec. 2011.
[2] M. C. Cavalcanti, A. M. Farias, K. C. Oliveira, F. A. S. Neves, and J. L. Afonso, "Eliminating leakage currents in neutral point clamped inverters for photovoltaic systems," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 59, no. 1, pp. 435-443, Jan. 2012.
[3] D. Barater, G. Buticchi, A. S. Crinto, G. Franceschini, and E. Lorenzani, "Unipolar PWM strategy for transformerless PV grid-connected converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 4, pp. 835-843, Dec. 2012.
[4] Y. Bae and R. Y. Kim, "Suppression of common-mode voltage using a multi central photovoltaic inverter topology with synchronized PWM," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 61, no. 9, pp. 4722-4733, Sept. 2014.
[5] W. Li, Y. Gu, H. Luo, W. Cui, X. He, and C. Xia, "Topology review and derivation methodology of single phase transformerless photovoltaic inverters for leakage current suppression," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 62, no. 7, pp. 4737-4551, Jul. 2015.
[6] J. Ji, W. Wu, Y. He, Z. Lin, F. Blaabjerg, and H. Shu-Hung, "A simple differential mode EMI suppressor for the LLCL-filter based single phase grid-tied transformerless inverter," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 62, no. 7, pp. 4141-4147, Jul. 2015.
[7] N. Vazquez, M. Rosas, C. Hernandez, E. Vazquez, and F. J. Perez-Pinal, "A new common-mode transformerless photovoltaic inverter," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 62, no. 10, pp. 6381-6391, Oct. 2015.
[8] S. Saridakis, E. Koutroulis, and F. Blaabjerg, "Optimal design of modern transformerless PV inverter topologies," IEEE Trans. Energy Conv., vol. 28, no. 2, pp. 394-404, Jun. 2013.
[9] B. N. Alajmi, K. H. Ahmed, G. P. Adam, and B. W. Williams, "Single-phase single-stage transformerless grid-connected PV system," IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 6, pp. 2664-2676, Jun. 2013.
[10] H. Luo, Y. Dong, W. Li, and X. He, "Modular multilevel-clamped multilevel converter (M-MC2) with dual T-Type modules and one diode module," J. of Power Electron., vol. 14, no. 6, pp. 1189-1196, Nov. 2014.
[11] E. S. Sreeraj, K. Chatterjee, and S. Bandyopadhyay, "One-cycle-controlled single-stage single-phase voltage sensorless grid-connected PV system," IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 60, no. 3, pp. 1216-1224, Mar. 2013.
[12] L. C. Breazeale and R. Ayyanar, "A photovoltaic array transformer-less inverter with film capacitors and silicon carbide transistors," IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 3, pp. 1297-1305, Mar. 2015.
[13] J. M. Shen, H. L. Jou, and J. C. Wu, "Novel transformerless grid-connected power converter with negative grounding for photovoltaic generation system," IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 4, pp. 1818-1829, Apr. 2012.
[14] M. Kazanbas, L. Menezes, and P. Zacharias, "Considerations on grounding possibilities of transformerless grid-connected photovoltaic inverters," in Proc. Energy Conf. and Exhibition, ENERGYCON'12, pp. 9-12, Nov. 2012.
[15] T. Salmi, M. Bouzguenda, A. Gastli, and A. Masmoudi, "A novel transformerless inverter topology without zero-crossing distortion," Int. J. of Renewable Energy Res.,vol. 2, no 1, pp. 140-146, Feb. 2012.
[16] O. Lopez, R. Teodorescu, F. Freijedo, and J. Doval-Gandoy, "Leakage current evaluation of a single-phase transformerless PV inverter connected to the grid," in Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf., pp. 907-912, Anaheim, CA, USA, May 2007.
[17] Y. Wang and R. Li, "Novel high-efficiency three-level stacked-neutral point-clamped grid-tied inverter," IEEE Trans. Ind. Elect., vol. 60, no. 9, pp. 3766-3774, Sep. 2013.
[18] N. Zhang, H. Tang, and C. Yao, "A systematic method for designing a PR controller and active damping of the LCL filter for single-phase grid-connected PV inverters," Energies, vol. 7, no. 6, pp. 3934-3954, Jun. 2014.
[19] D. N. Zmood and D. G. Holmes, "Stationary frame current regulation of PWM inverters with zero steady-state error," IEEE Trans. Power Electron., vol. 18, no. 3, pp. 814-822, May 2003.
[20] S. Lee, H. Kim, K. T. Kwon, and J. M. Kwon, "Single-phase transformerless bi-directional inverter with high efficiency and low leakage current," IET Power Electron., vol. 7, no. 2, pp. 451-458, Feb. 2014.
[21] T. K. S. Freddy, N. A. Rahim, H. Wooi-Ping, and S. C. Hang Wu, "Comparison and analysis of single-phase transformerless grid connected PV inverters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 6, pp. 5358-5369, Oct. 2014.
