Перейти до вмісту
Мікросистеми, Електроніка та Акустика
ISSN 2523-4447 · e‑ISSN 2523-4455 Відкритий доступ · CC BY-SA 4.0
Т. 26 · № 3 · 2021 гру 23, 2021 Електронні системи та сигнали

Моделювання квазі-z-інверторів в системах з відновлювальними джерелами енергії на підвищеній частоті

ІФ
Ігор Сергійович Федін Відповідальний Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»,National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” Україна
ТТ
Тетяна Олександрівна Терещенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»,National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” Україна
ЮЯ
Юлія Сергіївна Ямненко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»,National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” Україна
Сторінки237407-1 - 237407-7 Опублікованогру 23, 2021
PDF
ТОМ 26 · № 3 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

В статті визначено основні задачі застосування перетворювачів у системах електроживлення з відновлюваними джерелами енергії у якості основних джерел. До таких задач відносяться: підвищення якісних параметрів вихідного струму і напруги, зменшення масогабаритних показників, зменшення навантаження на елементи силового ланцюга. Для розв’язання останніх двох задач, на основі базової топології інвертора з імпедансним ланцюгом застосовується квазі-z-топологія, що, відповідно до принципів її функціонування, дозволяє знизити навантаження на елементи імпедансного ланцюга та силові ключі інвертора. Отримані практичні результати підтверджують теоретичні залежності для квазі-імпедансних інверторів, демонструючи відсутність розриву у вхідному струмі імпедансного ланцюга та зменшення напруги на конденсаторі С1 відносно напруги на конденсаторі С2 . Проте, результати симуляції виявили такі недоліки базової топології квазі- імпедансних інверторів, як високий рівень коефіцієнту нелінійних спотворень ( THD ) та високі масогабаритні показники елементів імпедансного ланцюга. Для усунення даних недоліків запропоновано та розглянуто методи керування силовими ключами інвертора на підвищеній частоті, що дозволило як зменшити елементи імпедансного ланцюга, так і знизити рівень THD , додатково розширюючи можливості до застосування інших схемотехнічних рішень щодо зниження THD - зокрема, каскадної багаторівневої топології.

Ключові слова

#інвертор #імпедансне джерело струму #квазі-імпедансний інвертор #стан «пробою»

Посилання

  1. Y. Li, J. Anderson, F. Z. Peng and D. Liu, “Quasi-Z-Source Inverter for Photovoltaic Power Generation systems.” 2009 Twenty-Fourth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2009. P. 918-924 DOI: 10.1109/APEC.2009.4802772
  2. T. O. Tereshhenko, I. S. Fedin, M. Yu. Ovsiyenko, L. G.Lajkova "Avtonomni invertory` v sy`stemax elektrozhy`vlennya z vidnovlyuvany`my` dzherelamy` energiyi." Vcheni zapy`sky` Tavrijs`kogo nacional`nogo universy`tetu imeni V.I. Vernads`kogo. Seriya: Texnichni nauky`. 2019. Tom 30 (69) # 2. URL: http://www.tech.vernadskyjournals.in.ua/journals/2019/2_2019/part_1/10.pdf
  3. M. Bouzguenda, A. Gastli, A. H. A. Badi, and T. Salmi, “Solar photovoltaic inverter requirements for smart grid applications.” 2011 IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies - Middle East, ISGT Middle East 2011, 2011, DOI: 10.1109/ISGT-MidEast.2011.6220799.
  4. O. B. Shonin, R. A. Salov. "Dinamicheskie svoystva Z-invertora v sostave chastotno-reguliruemogo privodа" Izvestiya TulGU. Tehnicheskie nauki 2017. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/dinamicheskie-svoystva-z-invertora-v-sostave-chastotno-reguliruemogo-privod
  5. J. Li, J. Liu and Z. Liu, "Comparison of Z-source inverter and traditional two-stage boost-buck inverter in grid-tied renewable energy generation", 2009 IEEE 6th International Power Electronics and Motion Control Conference, Wuhan, 2009. P. 1493-1497 DOI: 10.1109/IPEMC.2009.5157623
  6. I. S. Fedin, T. O. Tereshhenko, Yu. S. Yamnenko, "Zny`zhennya rivnya nelinijny`x spotvoren` vy`xidnoyi naprugy` invertoriv v sy`stemax elektrozhy`vlennya z sonyachny`my` panelyamy`". Mikrosy`stemy`, Elektronika ta Akusty`ka, no. 25(2), 18–24. DOI: 10.20535/2523-4455.mea.207543
  7. T. O. Tereshhenko, Yu. S. Yamnenko, I. S. Fedin "Oglyad osnovny`x topologij bagatorivnevy`x kaskadny`x invertoriv naprugy`" Mikrosy`stemy`, elektronika ta akusty`ka Tom 23, №2(103), 2018, с.49-57 DOI: 10.20535/2523-4455.2018.23.2.130457
  8. T. V. Anisimova, A. V. Danilina, V. V. Kryuchkov, “Sposoby povishenia kachestva vihodnogo napryazhenia invertorov so stupenchatim vihodnim napryazheniem [Methods of improvement of the quality of the output voltage of inverters with stepped output voltage],” Vestnik MAI, vol. 17, no.1, pp. 103-112, 2010, URL: http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=13363
  9. P. W. Hammond, “MediumVoltage PWM Drive and Method,” US565545, 1977, URL: https://patents.google.com/patent/US5625545A/en
  10. N. Donskoy, A. Ivanov, V. Matison, I. Ushakov, “Mnogourovnevie avtonomnie invertory dlya electropryvoda i electroenergetyky [Multi-level autonomous inverters for electric drive and electric power industry],” Power electronics, no.1, pp. 43-46, 2008, URL: http://www.power-e.ru/pdf/2008_1_43.pdf
  11. D. Vinnikov [et al.] “QZS-based soft-switching DC/DC converter with a seriesresonant LC circuit" Energy saving. Power engineering. Energy audit. 2013. № 8. vol. 2, pp. 42-50. URL: https://ortus.rtu.lv/science/lv/publications/18679/fulltext
  12. Rajambal, K.; Sanjeevikumar, P.; Chinnaponnu, A. "Comparison of MLI and Z-Source Inverter for Transformerless Operation of Single-Phase Photovoltaic Systems." Thammasat International Journal of Science and Technology (TIJSAT), Thammasat University Publications, Klongluang, Pathumtani (Thailand). 2010, vol.15. P.37-47. URL: https://www.researchgate.net/publication/231522437_Comparison_of_MLI_and_Z-Source_Inverter_for_Transformerless_Operation_of_Single-Phase_Photovoltaic_Systems
  13. Hanif, M.; Basu, Malabika; Gaughan, K. "Understanding the operation of a Z-source inverter for photovoltaic application with a design example". Power Electronics, IET. 2011, no. 4. Pp. 278 - 287. DOI: 10.1049/iet-pel.2009.0176
  14. S. Honarbari, M. Alizadeh Bidgoli “Designing a Quasi-Source Inverter with Energy Storage to Improve Grid Power Quality.” IETE Journal of Research, 2020. DOI: 10.1080/03772063.2019.1709571
  15. Li Z., Zhang G., Fang C “Enhanced switched-inductor quasi-Z-source inverter.” Beijing Hangkong Hangtian Daxue Xuebao/Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 42(9), 2006, P. 1803–1811. DOI: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0579
  16. I. S. Fedin “Bahatorivnevi invertory v sistemah electrozhivlennia z alternatyvnimi dzherelamy” M.S. thesis, National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv, 2019, URL: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/28030/1/Fedin_magistr.pdf
  17. Miaosen Shen, Jin Wang, A. Joseph, Fang Zheng Peng, L. M. Tolbert and D. J. Adams “Constant boost control of the Z-source inverter to minimize current ripple and voltage stress.” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 42, no.3 pp.770-778, 2006. DOI: 10.1109/TIA.2006.872927
  18. Fang Zheng Peng, Miaosen Shen, Zhaoming Qian, “Maximum boost control of the Z-source inverter.” IEEE Transactions on Power Electronics, vol.20, no.4, pp.883-838, 2005. DOI: 10.1109/TPEL.2005.850927
  19. Zahedi A, “Solar photovoltaic (PV) energy; latest developments in building integrated and hybrid PV systems”, Renewable Energy, no. 31(5) pp.711-718, 2006. DOI: 10.1016/j.renene.2005.08.007
  20. Garcia-Vazquez, C. A., Sanchez-Sainz, H., Gonzalez-Rivera, E., Llorens-Iborra, F., & Fernandez-Ramirez, L. M. “Decoupled Maximum Constant Boost Control for Quasi-Z-Source Inverter.”, Proceedings - 2020 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2020 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe, EEEIC / I and CPS Europe 2020, 2020. DOI: 10.1109/EEEIC/ICPSEurope49358.2020.9160623
  21. Suganthi, J., & Rajaram, M. “Effective analysis and comparison of Impedance Source Inverter topologies with different control strategies for Power Conditioning System.”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015. DOI: 10.1016/j.rser.2015.06.039
  22. Kouzou, A., & Abu-Rub, H. “Multiphase Z-source inverter using maximum constant boost control”, Archives of Control Sciences, no. 23(1), pp. 107-126, 2013. DOI: 10.2478/v10170-011-0045-8
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

Квазістатична ідентифікація структури затінення сонячних панелей за методом векторів кардинальних чисел

PhD, доц. Олена Олегівна Абакумова, д-р техн. наук, проф. Валерій Якович Жуйков, Микола О. Лук'янов

У статті розглянуто проблему ідентифікації структури затінення сонячних панелей. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю швидкої та адекватної реконфігурації…

#Сонячні панелі #Фотоелектрична поверхня #Моделювання структури тіней #Квазістатична ідентифікація
с. 362283.1-362283.7
10.20535/2523-4455.mea.362283

Комплексний метод виділення неінвазивного сигналу фетальної електрокардіограми та класифікації серцевих аритмій

Дмитро А. Шевчук, канд. техн. наук, доц. Наталія Георгіївна Іванушкіна

Стаття присвячена розробці комплексного методу виділення фетального електрокардіосигналу (ФЕКГ) з неінвазивних абдомінальних записів та подальшої автоматизованої…

#абдомінальні електрокардіограми #фетальна електрокардіограма #аритмія #сліпе розділення джерел
с. 356487.1-356487.11
10.20535/2523-4455.mea.356487

Імітаційне моделювання фільтро-компенсаційного перетворювача для трифазної трипровідної мережі

Іван Андрійович Вакуленко, канд. техн. наук, доц. Дмитро Анатолійович Миколаєць, канд. техн. наук, доц. Катерина Сергіївна Клен

У цій статті розглядається критична проблема погіршення якості електроенергії в сучасних енергосистемах, спричинена поширенням нелінійних навантажень. Такі навантаження…

#фільтр-компенсаційний перетворювач #трифазна трипровідна мережа #якість електроенергії #повне гармонійне спотворення
с. 361138.1-361138.6
10.20535/2523-4455.mea.361138

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

1-10 з 66

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.