طراحی و شبیه سازی یک اینورتر چندسطحی بهبود یافته به منظور کاربرد در سیستم های فتوولتائیک

در این پایان نامه ابتدا یک ساختار جدید برای اینورترهای چندسطحی با استفاده از تکنیک کلیدزنی خازنی ارائه شده است که نه تنها در مقایسه با ساختارهای مرسوم از تعداد ادوات کمتری تشکیل یافته بلکه قادر است بدون استفاده از ترانس یا مبدل dc/dc، ولتاژ خروجی را تا چندین برابر ولتاژ ورودی افزایش دهد و در نتیجه بسیار مناسب برای استفاده در سلول های خورشیدی می باشد. از ویژگی های این ساختار می توان به تعداد کلیدهای کمتر آن نسبت به ساختارهای مشابه، تعداد کمتر خازن ها، حجم و وزن پایین و عدم نیاز به یک سیستم کنترلی پیچیده برای تثبیت ولتاژ خازن ها اشاره کرد. در مطالعه ای که صورت گرفته، کاربردی جدید برای اینورتر پیشنهادی مورد استفاده در سیستم های انرژی های نو در حالت متصل به شبکه، مورد بررسی قرار گرفته که با توجه به روش کنترلی ارائه شده قادر است به عنوان یک مبدل افزاینده عمل کند با این تفاوت که به دلیل چندسطحی بودن ولتاژ خروجی thd کمتری نسبت به سیستم های مرسوم دارد. ولتاژ خروجی در اینورتر پیشنهادی این قابلیت را دارد که تا چندین برابر ولتاژ ورودی افزایش یابد، لذا کسب حد اکثر توان بدون نیاز به مبدلdc/dc جداگانه ای در گستره ی وسیعی از نقطه کارهای مدار بدست می آید. همچنین در مبدل پیشنهادی زاویه فاز، فرکانس و دامنه ولتاژ خروجی با استفاده از روش کنترلی پیشنهادی قابل کنترل می باشد که می توان برای کنترل توان اکتیو و راکتیو از آن استفاده نمود. در ادامه، 4 ساختار جدید برای اینورترهای چندسطحی کاسکاد مطرح شده است که با استفاده از ترکیب منابع ولتاژ dc و تعدادی کلید الکترونیک قدرت قادرند تا سطوح ولتاژ خروجی مطلوب را تولید نمایند و به منظور تعیین اندازه منابع ولتاژ dc در ساختارهای پیشنهادی از چند الگوریتم مختلف استفاده شده است. در این مطالعه تعداد igbtها، تعداد مدارهای راه انداز، تعداد منابع ولتاژ dc، تنوع اندازه منابع ولتاژ،تعداد دیودها، تلفات ساختارهای پیشنهادی، ولتاژ بلوکه شده کلیدها، سایز و هزینه ساختار پیشنهادی با ساختارهای مرسوم مورد مقایسه قرار گرفته است و جهت بررسی عملکرد سیستم، از نرم افزار pscad/emtdc استفاده شده است تا صحت عملکرد آن مورد تایید قرار گیرد. در شبیه سازی های ارائه شده، اینورترهای چندسطحی پیشنهادی در ولتاژ و فرکانس معینی مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج شبیه سازی که شامل شکل موج های ولتاژ خروجی و جریان خروجی می باشد، نشان داده شده است. همچنین به منظور نشان دادن درستی عملکرد ساختارهای پیشنهادی چهارم و پنجم، یک نمونه آزمایشگاهی از مبدل های پیشنهادی چهارم و پنجم ساخته و آزمایش شده است.