بهبود ساختار اینورترهای چند سطحی با استفاده از اتصال سری و موازی منابع ولتاژ dc
چکیده
در این مطالعه، هفت ساختار جدید بر پایه ترکیب اینورترهای چند سطحی سری و اینورترهای چند سطحی با کلیدزنی سری-موازی منابع ولتاژ dc ارائه شده است. در چهار ساختار پیشنهادی فقط از منابع ولتاژ dc و در سه ساختار پیشنهادی از ترکیب منابع ولتاژ dc و خازن ها استفاده شده است. در فصل دوم که به پیشینه تحقیق می پردازد چند نمونه از اینورترهای چند سطحی سری و اینورترهای چند سطحی سری-موازی مورد بررسی قرار گرفته و کلیه روابط حاکم بر آن ها استخراج شده است. همه الگوریتم های ممکن برای تعیین اندازه منابع ولتاژ dc در این ساختارها ارائه شده و ساختارهای بهینه از نظر تعداد کلیدها، تعداد منابع ولتاژ dc و مجموع ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها برای تولید حداکثر تعداد سطوح ولتاژ در خروجی به دست آمده اند. در فصل سوم، هفت ساختار برای اینورترهای چند سطحی بر اساس ترکیب اینورترهای چند سطحی سری و اینورتر چند سطحی با کلیدزنی سری-موازی منابع ولتاژ dc ارائه می شوند. قابلیت موازی شدن منابع ولتاژ dc موجب افزایش جریان دهی اینورتر چند سطحی و قابلیت سری شدن آن ها باعث افزایش سطوح ولتاژ تولیدی می شود. هم چنین اتصال موازی امکان استفاده از خازن به جای منابع ولتاژ dc را بدون نیاز به روش های کنترل ولتاژ خازن ها فراهم می کند. در این فصل، الگوریتم های جدیدی برای تعیین اندازه منابع ولتاژ dc، به منظور تولید تمامی سطوح ولتاژ (زوج و فرد) در خروجی اینورترهای چند سطحی پیشنهادی ارائه شده اند. هم چنین روشی برای تعیین تعداد بهینه کلیدها و منابع ولتاژ dc به منظور دست یابی به حداکثر تعداد سطوح ولتاژ تولید شده در خروجی اینورتر با حداقل ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها ارائه شده و مقایسه ای بین ساختارهای پیشنهادی و دیگر ساختارهای مرسوم برای اینورترهای چند سطحی انجام شده است. در فصل چهارم، تلفات دو نمونه از ساختارهای پیشنهادی با کلیدزنی خازنی بر حسب تابعی از تعداد سطوح ولتاژ خروجی محاسبه شده است. هم چنین زمان هدایت و زمان روشن و خاموش شدن همه کلیدها بر حسب تابعی از تعداد سطوح ولتاژ خروجی به دست آمده است. محاسبات تلفات شامل تلفات کلیدزنی، تلفات ناشی از ریپل ولتاژ خازن ها، تلفات هدایتی خازن ها و تلفات هدایتی کلیدها می باشد. محاسبات مذکور برای روش کلیدزنی فرکانس پایه انجام گرفته است. در این فصل، تعاریف مربوط به تلفات کلیدزنی، تلفات ناشی از ریپل ولتاژ خازن ها، تلفات هدایتی خازن ها و تلفات هدایتی کلیدها بیان شده اند. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی به منظور بررسی عمل کرد ساختارهای پیشنهادی برای تولید سطح ولتاژ و فرکانس معین در خروجی در فصل پنجم ارائه شده اند. نتایج شبیه سازی شامل شکل موج های ولتاژ و جریان خروجی برای بارهای مختلف، thd ولتاژ و جریان، شکل موج ولتاژ قسمت های مختلف مدار و ولتاژ بلوکه شده توسط کلیدها می باشد. نتایج آزمایشگاهی شامل شکل موج های ولتاژ خروجی، جریان خروجی و ولتاژ قسمت های مختلف مدار می باشد. ارزیابی نتایج به دست آمده در این مطالعه و رئوس مطالعات آتی در فصل ششم ارائه شده است.