اینورتر 19 سطحی بهره بالا با روش مدولاسیون پهنای پالس ترکیبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی برق، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده
ابن مقاله یک ساختار اینورتر 19 سطحی را پیشنهاد می‌کند که دارای بهره نه برابری است. ساختار پیشنهادی شامل سیزده کلید قدرت، دو دیود و چهار خازن است. ساختار پیشنهادی حاوی حالات کلیدزنی اضافی (RSS) برای شارژ کل خازن‌های ساختار پیشنهادی در سطوح مختلف است. این مقاله یک روش مدولاسیون پهنای پالس ترکیبی پیشنهادی می‌دهد که قابلیت استفاده از حالات کلیدزنی اضافی را فراهم می‌کند تا بیشینه دوره دشارژ پیوسته (LDP) خازن‌ها در زمان کوتاه‌تری به پایان برسد. این عامل باعث کاهش ریپل ولتاژ، کاهش جریان هجومی و افزایش راندمان اینورتر شده است. همچنین ساختار پیشنهادی به خازنی به ولتاژ نامی زیاد نیاز ندارد. شرح مدار ساختار 19 سطحی پیشنهادی، حالات هدایتی عناصر در طول تولید سطوح مختلف، روش مدولاسیون ترکیبی پیشنهادی، تعیین ظرفیت خا‌زن‌ها و تحلیل تنش جریان مدار ارائه شده است. همچنین مقایسه مابین اینورتر پیشنهادی با اینورترهای مشابه انجام شده است و نتایج بیانگر برتری ساختار پیشنهادی است. برای بررسی عملکرد مدار، شبیه‌سازی ساختار پیشنهادی در سیمولینک متلب انجام شده است و نتایج آن تحلیل شده است. نهایتا نتایج حاصل از پیاده‌سازی نمونه آزمایشگاهی ساختار پیشنهادی ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
[1] R. Barzegarkhoo, M. Forouzesh, M., S. S. Lee, F. Blaabjerg, Y.P. Siwakoti, Switched-capacitor multilevel inverters: A comprehensive review, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 37, No. 9, pp. 11209-11243, 2022.
[2] M. Hosseinpour, H. Mansourizadeh, A. Seifi, S. Sajedi, An Extendable 17-Level Inverter with Suppressed Inrush Current and Reduced Component Count, IEEE Access, Vol. 13, pp. 66149-66169, 2025.
[3] V. S. K. Prasadarao, S. Peddapati, B. Kumar, A voltage-boosting seven-level switched capacitor multilevel inverter with reduced device count, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 12, No. 1, pp.743-753, 2024.
[4] J. Zhao, Y. Chen, J, Zeng, J. Liu, A hybrid nine-level inverter with reduced components and simplified control, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 10, No. 4, pp.4498-4508, 2023.
[5] F. Esmaeili, H.R. Koofigar, H. Qasemi, A novel single-phase multilevel high-gain inverter with low voltage stress, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 10, No. 5, pp. 6084-6092, 2022.
[6] J. S. M. Ali, D. J. Almakhles, M. F. Elmorshedy, High boost seventeen-level switched capacitor inverter topology with continuous input current, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 11, No. 3, pp.2742-2754, 2022.
[7] H. K. Jahan, M. Abapour, K. Zare, S. H. Hosseini, F. Blaabjerg, Y. Yang, A multilevel inverter with minimised components featuring self-balancing and boosting capabilities for PV applications, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 11, No. 1, pp. 1169-1178, 2019.
[8] M. Saeedian, M. E. Adabi, S. M. Hosseini, J. Adabi, E. Pouresmaeil, A novel step-up single-source multilevel inverter: Topology, operating principle, and modulation, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 34, No. 4, pp. 3269-3282, 2019.
[9] K. P. Panda, P. R. Bana, O. Kiselychnyk, J. Wang, G. Panda, A single-source switched-capacitor-based step-up multilevel inverter with reduced components, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 57, No. 4, pp. 3801-3811, 2021.
[10] V. Anand, V. Singh, X. Guo, M. A. J. Sathik, Y. P. Siwakoti, S. Mekhilef, F. Blaabjerg, Seventeen level switched capacitor inverters with the capability of high voltage gain and low inrush current, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics, Vol. 4, No. 4, pp. 1138-1150, 2023.
[11] M. S. Ahmed, R. Raushan, M. W. Ahmad, A reduced-component-count, self-balanced quadruple boost, seventeen-level switched capacitor inverter, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 12, No. 1, pp. 791-802, 2023.
[12] A. Choudhury, R. Athapaththu, A. Sahoo, T. Roy, R. Patel, Study of a Single Source Based High Gain 17 Level Switched Capacitor Multilevel Inverter, In 2024 IEEE Region 10 Symposium (TENSYMP), pp. 1-6, 2024.
[13] A. K. Singh, R. K. Mandal, A new switched capacitor based multilevel inverter with fewer capacitors, International Journal of Electronics, Vol. 110, No. 8, pp. 1393-1407, 2023.
[14] M. Hosseinpour, M., Noori, M. Shahparasti, A 17-level octuple boost switched-capacitor inverter with lower voltage stress on devices, Scientific Reports, Vol. 14, No. 1, p.14411, 2024.
[15] M. Hosseinpour, M. Derakhshandeh, A. Seifi, M. Shahparasti, A 17-level quadruple boost switched-capacitor inverter with reduced devices and limited charge current, Scientific Reports, Vol. 14, No. 1, p.6233, 2024.
[16] A. K. Singh, R. K. Mandal, A novel 17-level reduced component single DC switched-capacitor-based inverter with reduced input spike current, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 10, No. 5, pp. 6045-6056, 2022.
[17] F. Esmaeili, H.R. Koofigar, A 19‐Level Single Voltage Source Inverter With Reduced Blocking Voltage on Switches, IET Power Electronics, Vol. 18, No. 1, p.70034, 2025.
[18] M. D. Siddique, S. Mekhilef, S. Padmanaban, M. A. Memon, C. Kumar, Single-phase step-up switched-capacitor-based multilevel inverter topology with SHEPWM, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 57, No. 3, pp. 3107-3119, 2020.
[19] W. Lin, J. Zeng, J. Liu, Z. Yan, R. Hu, Generalised symmetrical step-up multilevel inverter using crisscross capacitor units. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 67, No. 9, pp. 7439-7450, 2019.
[20] H. K. Jahan, M. Abapour, K. Zare, Switched-capacitor-based single-source cascaded H-bridge multilevel inverter featuring boosting ability,
IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 34, No. 2, pp. 1113-1124, 2018.
[21] T. Roy, A step-up multilevel inverter based on switched capacitor technique with reduced components. CPSS Transactions on Power Electronics and Applications, Vol. 9, No. 2, pp. 175-189, 2024.
[22] H. Mansourizadeh, M. Hosseinpour, A. Seifi, M. Shahparasti, A hybrid phase-shifted PWM technique for a 13-level inverter with low switch count and suppressed charging spike, Scientific Reports, Vol. 15, No. 1, p.27811, 2025.
[23] H. Mansourizadeh, M. Hosseinpour, A. Seifi, H. Heydari-doostabad, A 17-level octuple boost inverter with low component and reduced inrush current, Computers and Electrical Engineering, Vol. 127, p.110586, 2025.
[24] Mansourizadeh, H., Hosseinpour, M., Seifi, A. and Shahparasti, M., 2025. A 13-level switched-capacitor-based multilevel inverter with reduced components and inrush current limitation. Scientific Reports15(1), p.290.
 
 

  • تاریخ دریافت 17 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 29 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 09 آذر 1404