دانلود رایگان ترجمه مقاله اینورتر چند سطحی نامتقارن (آی تریپل ای ۲۰۲۲)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

به طور کلی تعداد ولتاژهای خروجی و تعداد کلیدهای نیمه هادی قدرت مورد استفاده در توپولوژی پیشنهادی به صورت زیر نشان داده شده است.
• تعداد کلیدهای مورد نیاز = ۲n+4
• تعداد سطوح ولتاژ خروجی = ۲(n+1)-1
جایی که n تعداد منابع ولتاژ DC مورد استفاده در AMLI پیشنهادی را نشان می دهد.

۳٫ کار و حالت های عملیات
هر زمان سوئیچ SWa در واحد پایه هدایت شود، منبع ولتاژ DC در آن واحد پایه را به توپولوژی اضافه می کند و هر زمان که سوئیچ SWb آن را هدایت کند منبع ولتاژ DC را دور می زند. ما باید مطمئن شویم که SWa و SWb هر دو به طور همزمان انجام نمی شوند. با استفاده از سه واحد اصلی که منبع ولتاژ DC به ترتیب نسبت ۱:۲:۴ دارند، می‌توان حداکثر ولتاژ پیک ۷Vdc را در بار تولید کرد. پل H برای دریافت ولتاژهای مثبت و منفی جایگزین در بار استفاده می شود.
۱۵ حالت عملکرد اینورتر پیشنهادی برای به دست آوردن ۱۵ سطح ولتاژ مختلف وجود دارد که در شکل ۳ تا شکل ۱۷ در زیر نشان داده شده است. سوئیچ های مورد استفاده در توپولوژی MOSFET هستند زیرا MOSFET ها از نظر ساختار متقارن هستند و اجازه می دهند جریان در هر دو جهت جریان یابد، بنابراین می توانیم از بار RL نیز در جایی که جریان منفی دریافت می کنیم استفاده کنیم. با استفاده از MOSFET در این روش می توانیم اینورتر را در هر ۴ ربع کار کنیم.

. تکنیک های PWM
تکنیک PWM تغییر سطح برای توپولوژی پیشنهادی مناسب است. سیگنال ‌های راه‌ اندازی یک AMLI پیشنهادی با استفاده از یک سیگنال کنترل مرجع موج سینوسی و چهارده سیگنال موج مثلثی حامل با فرکانس و دامنه برابر پیکربندی می‌شوند. سیگنال ها بر اساس مقایسه بین سیگنال های حامل مثلثی با جابجایی عمودی و سیگنال کنترل مرجع سینوسی تولید می شوند که در شکل ۱۸ نشان داده شده است.
تکنیک‌های PWM که در بالا توضیح داده شد را می‌توان بر اساس سیگنال‌های موج حامل [۱۰] به‌عنوان حالت فاز (PD)، حالت مخالف فاز جایگزین (APOD) و حالت مخالف فاز (POD) متمایز کرد. اینورترهای چند سطحی سطح N معمولاً از امواج حامل N-1 استفاده می کنند. هر روش دارای معایب و مزایای خاص خود است. امواج حامل در تکنیک PD همانطور که در شکل ۱۹ نشان داده شده است، همه در فاز هستند، امواج حامل زیر و بالای نقطه صفر در تکنیک POD نشان داده شده در شکل ۲۰ خارج از فاز هستند و امواج حامل در تکنیک APOD نشان داده شده در شکل. .۲۱ فاز ۱۸۰ درجه از بالا به پایین جابجا شده است.
در این مقاله ۱۴ سیگنال مثلثی هر کدام با فرکانس ۱ کیلوهرتز به گونه‌ای جابجا شده‌اند که همپوشانی ندارند و از این سیگنال‌ها به عنوان سیگنال‌های حامل استفاده می‌شود. پالس‌های راه‌اندازی مورد نظر برای همه سوئیچ‌ها در MLI توسط امواج حامل مثلثی تغییر سطح در مقایسه با موج سینوسی خالص با دامنه مرجع (Vsin) به دست می‌آید که در آن Vtri دامنه موج حامل است که به عنوان مقدار پیک به اوج تعریف می‌شود. دامنه موج سینوسی به زمان سوئیچینگ تبدیل می شود که در شکل ۲۲ تا شکل ۲۹ نشان داده شده است.
۵٫ شبیه سازی و نتایج
اینورتر چند سطحی نامتقارن شامل سه منبع ولتاژ DC نامتقارن، یک پل H و یک بار RL است که در شکل ۳۰ نشان داده شده است. سه کلید S1، S3 و S5، سه منبع ولتاژ نامتقارن را کنترل می کنند. به ترکیب منبع DC و سوئیچ، سوئیچ های S2، S4 و S6 به صورت ضد موازی متصل می شوند.
شبیه‌ سازی توپولوژی پیشنهادی در زیر نشان داده شده است، و شامل یک سیگنال دروازه‌ای است که در آن موج سینوسی با شکل‌ های موج مثلثی جابجا شده در سطح مقایسه می‌شود، که به عنوان رویکرد حالت فاز شناخته می‌شود. الگوهای سوئیچینگ جداگانه در شکل ۲۲ تا ۲۹ نشان داده شده است. سیگنال ها به سوئیچ های S5، S3 و S1 تحویل داده می شوند. سیگنال های مکمل سوئیچ های S5، S3 و S1 به ترتیب به سوئیچ های S6، S4 و S2 مطابق جدول وضعیت سوئیچینگ داده می شود. سوئیچ های S7 و S9 در جهت مخالف هدایت می شوند. در نیمه مثبت چرخه سوئیچ های S7 و S8 روشن می شوند. در نیمه منفی چرخه سوئیچ های S9 و S10 روشن می شوند.
خروجی از اینورتر شکل موج پلکانی است، از هارمونیک های مرتبه بالا تشکیل شده است، برای کاهش هارمونیک ها از فیلتر LCL برای بدست آوردن شکل موج خروجی صاف استفاده می شود. که با استفاده از فیلتر LCL بیشتر صاف می شود.
ولتاژ خروجی ولتاژ مضاعف ۳۵۰ ولت AC با ۱۵ سطح و فرکانس ۵۰ هرتز در خروجی بدون فیلتر LCL همانطور که در شکل ۳۱ نشان داده شده است، به دست می آید، خروجی بدون فیلتر دارای هارمونیک های مرتبه بالاتری است که در شکل ۳۲ نشان داده شده است که بیشتر کاهش می یابد. با استفاده از فیلتر LCL برای دستیابی به شکل موج خروجی صاف همانطور که در شکل ۱۹ نشان داده شده است
شکل ۳۲ شکل موج خروجی اینورتر پیشنهادی از پلتفرم متلب را نشان می دهد، این خروجی از ولتاژ ۳۲۵ ولت AC پیک تا پیک ۵۰ هرتز است. که مطابق با شکل موج استاندارد ۲۳۰ ولت RMS است. فیلتر LCL برای بدست آوردن شکل موج خروجی صاف استفاده می شود.
تجزیه و تحلیل THD شکل موج خروجی نهایی با فیلتر همانطور که با بزرگی ولتاژ شکل موج اصلی ۵۰ هرتز به دست آمده است ۳۲۳٫۵ ولت است که منجر به THD 0.1٪ همانطور که در شکل ۳۴ نشان داده شده است.