دوره 22، شماره 3 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 22 شماره 3 1404 )
جلد 22 شماره 3 صفحات 68-56 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hosseinpour M, Derakhshandeh M, Shahparasti M. A New Switched Capacitor 17-Level Inverter with Reduced Devices and Limited Charge Current. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2025; 22 (3) :56-68
URL: http://jiaeee.com/article-1-1670-fa.html
URL: http://jiaeee.com/article-1-1670-fa.html
حسینپور مجید، درخشنده معصومه، شاهپرستی مهدی. طراحی و پیادهسازی یک اینورتر 17 سطحی کلیدزنی خازنی جدید با تعداد ادوات کاهش یافته و جریان شارژ محدود. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1404; 22 (3) :56-68
دانشکده فنی مهندسی- دانشگاه محقق اردبیلی
چکیده: (1487 مشاهده)
در این مقاله یک اینورتر چندسطحی کلیدزنی خازنی جدید با بهره ولتاژ 4 پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی از یک منبع DC، 11 سوئیچ و یک دیود برای رسیدن به سطوح ولتاژ خروجی 17 سطحی استفاده میکند. ساختار پیشنهادی شامل سه خازن با قابلیت تعادل خودکار ولتاژ میباشد. خازنها با استفاده از روش اتصال سری/موازی با منبع ورودی به تعادل خودکار ولتاژ دست مییابند. برای کنترل پالسهای کلیدزنی سوئیچها از استراتژی مدولاسیون پهنای پالس شیفت سطح (PWM-LS) استفاده شده است. یک ارزیابی مقایسهای بین ساختار پیشنهادی با ساختارهای ارائه شده در مقالات اخیر از حیث پارامترهای مختلف مانند بهره ولتاژ، تعداد منابع dc، تعداد ادوات نیمهرسانا، حداکثر ولتاژ مسدودکنندگی (MBV) و ولتاژ مسدودکنندگی کل (TSV) انجام شده است. با توجه به این مقایسه، تعداد کم ادوات نیمهرسانا برای تولید خروجی 17 سطحی با بهره ولتاژ مناسب و به ویژه مقرون به صرفه بودن ساختار مزایای عمده ساختار پیشنهادی میباشند. علاوه بر این، از یک روش شارژ نرم برای محدودسازی جریان هجومی خازنها استفاده شده است. در ضمن تلفات توان ساختار پیشنهادی بررسی شده است که نشان دهنده راندمان مناسب آن میباشد. در نهایت، برای تحلیل و تایید عملکرد ساختار پیشنهادی، نمونه آزمایشگاهی پیادهسازی شده و در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل بیانگر عملکرد مطلوب ساختار پیشنهادی در شرایط عملکردی متفاوت میباشد.
فهرست منابع
1. [1] M. Trabelsi, H. Vahedi, and H. Abu-Rub, 2021. Review on single-DC-source multilevel inverters: Topologies, challenges, industrial applications, and recommendations. IEEE open journal of the Industrial Electronics Society, 2, pp.112-127. [DOI:10.1109/OJIES.2021.3054666]
2. [2] Hosseinpour M, Seifi A. Design and Implementation of a New Switch-Diode based Single Source Multilevel Inverter Topology. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2022; 19 (4) :57-69 [DOI:10.52547/jiaeee.19.4.57]
3. [3] A. Seifi, M. Hosseinpour, and , A. Dejamkhooy2021. A switch-source cell-based cascaded multilevel inverter topology with minimum number of power electronics components. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 43(5), pp.1212-1225. [DOI:10.1177/0142331220974137]
4. [4] M. Sarebanzadeh, M.A. Hosseinzadeh, C. Garcia, E. Babaei, M. Hosseinpour, A. Seifi, and J. Rodriguez, 2021. A 15-Level Switched-Capacitor Multilevel Inverter Structure With Self-Balancing Capacitor. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 69(3), pp.1477-1481. [DOI:10.1109/TCSII.2021.3123115]
5. [5] Noori M, Hosseinpour M, Mousavi-Aghdam S R. Single Source Switched Capacitor Multilevel inverter with Voltage Boosting Capability and Low Switch Count. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2024; 21 (2) :47-59 [DOI:10.61186/jiaeee.21.2.47]
6. [6] P.R. Bana, K.P. Panda, R.T. Naayagi, P. Siano, and G. Panda, 2019. Recently developed reduced switch multilevel inverter for renewable energy integration and drives application: topologies, comprehensive analysis and comparative evaluation. IEEE access, 7, pp.54888-54909. [DOI:10.1109/ACCESS.2019.2913447]
7. [7] G.A. Saccol, J.C. Giacomini, A.L. Batschauer, and C. Rech, 2018. Comprehensive analysis of single-phase full-bridge asymmetrical flying capacitor inverters. IEEE Transactions on Industry Applications, 55(2), pp.1775-1786. [DOI:10.1109/TIA.2018.2883549]
8. [8] M. Derakhshandeh, M. Hosseinpour, A. Seifi, and M. Shahparasti, 2024. An enhanced 13‐level triple voltage gain switched capacitor inverter with lower power electronics devices. IET Power Electronics. [DOI:10.1049/pel2.12748]
9. [9] M. Hosseinpour, M. Noori, and M. Shahparasti, 2024. A 17-level octuple boost switched-capacitor inverter with lower voltage stress on devices. Scientific Reports, 14(1), p.14411. [DOI:10.1038/s41598-024-65211-0]
10. [10] S. Islam, M.D. Siddique, A. Iqbal, S. Mekhilef, and M. Al-Hitmi, 2022. A Switched Capacitor-Based 13-Level Inverter with Reduced Switch Count. IEEE Transactions on Industry Applications, 58(6), pp.7373-7383. [DOI:10.1109/TIA.2022.3191302]
11. [11] P.R. Bana, K.P. Panda, S. Padmanaban, and G. Panda, 2020. Extendable switched-capacitor multilevel inverter with reduced number of components and self-balancing capacitors. IEEE Transactions on Industry Applications, 57(3), pp.3154-3163 [DOI:10.1109/TIA.2020.3018422]
12. [12] M.F. Talooki, M. Rezanejad, R. Khosravi, and E. Samadaei, 2020. A novel high step-up switched-capacitor multilevel inverter with self-voltage balancing. IEEE Transactions on Power Electronics, 36(4), pp.4352-4359. [DOI:10.1109/TPEL.2020.3019223]
13. [13] N. Sandeep, 2020. A 13-level switched-capacitor-based boosting inverter. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 68(3), pp.998-1002. [DOI:10.1109/TCSII.2020.3017338]
14. [14] V. Anand, V. Singh, X. Guo, M.A.J. Sathik, Y.P. Siwakoti, S. Mekhilef, and F. Blaabjerg, 2023. 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. [DOI:10.1109/JESTIE.2023.3291996]
15. [15] H.K. Jahan, M. Abapour, and K. Zare, 2018. Switched-capacitor-based single-source cascaded H-bridge multilevel inverter featuring boosting ability. IEEE Transactions on Power Electronics, 34(2), pp.1113-1124. [DOI:10.1109/TPEL.2018.2830401]
16. [16] M. Abapour, K. Zare, S.H. Hosseini, F. Blaabjerg, and Y. Yang, 2019. A multilevel inverter with minimized components featuring self-balancing and boosting capabilities for PV applications. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics.
17. [17] A.K. Singh, and R.K. Mandal, 2022. 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, 10(5), pp.6045-6056. [DOI:10.1109/JESTPE.2022.3166222]
18. [18] A. Sheir, M.Z. Youssef, and M. Orabi, 2018. A novel bidirectional T-type multilevel inverter for electric vehicle applications. IEEE Transactions on Power Electronics, 34(7), pp.6648-6658. [DOI:10.1109/TPEL.2018.2871624]
19. [19] B. P. McGrath and D. G. Holmes, "Multicarrier PWM strategies for multilevel inverters", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 4, pp. 858-867, Aug. 2002. [DOI:10.1109/TIE.2002.801073]
20. [20] H.R. Baghaee, A.K. Kaviani, M. Mirsalim, and G.B. Gharehpetian, 2012, February. Harmonic optimization in single DC source multi-level inverters using RBF neural networks. In 2012 3rd Power Electronics and Drive Systems Technology (PEDSTC) (pp. 403-409). IEEE. [DOI:10.1109/PEDSTC.2012.6183364]
21. [21] S. Du, J. Liu, and T. Liu, 2014. Modulation and closed-loop-based DC capacitor voltage control for MMC with fundamental switching frequency. IEEE Transactions on Power Electronics, 30(1), pp.327-338. [DOI:10.1109/TPEL.2014.2301836]
22. [22] M.D. Siddique, B. Prathap Reddy, A. Iqbal, and S. Mekhilef, 2020. Reduced switch count‐based N‐level boost inverter topology for higher voltage gain. IET Power Electronics, 13(15), pp.3505-3509. [DOI:10.1049/iet-pel.2020.0359]
23. [23] H. Shayeghi, A. Seifi, M. Hosseinpour, and N. Bizon, 2022. Developing a Generalized Multi-Level Inverter with Reduced Number of Power Electronics Components. Sustainability, 14(9), p.5545. [DOI:10.3390/su14095545]
24. [24] A. Seifi, M. Hosseinpour, and S.H. Hosseini, 2023. A novel bidirectional modular multilevel inverter utilizing diode‐based bidirectional unit. International Journal of Circuit Theory and Applications. [DOI:10.1002/cta.3582]
25. [25] P. Bhatnagar, A.K. Singh, K.K. Gupta, and Y.P. Siwakoti, 2021. A switched-capacitors-based 13-level inverter. IEEE Transactions on Power Electronics, 37(1), pp.644-658. [DOI:10.1109/TPEL.2021.3098827]
26. [26] Y. Ye, S. Chen, T. Hua, M. Lin, and X. Wang, 2021. Self-balanced multilevel inverter with hybrid double-and half-mode switched capacitor. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 69(6), pp.5735-5744. [DOI:10.1109/TIE.2021.3086725]
27. [27] S. Majumdar, K.C. Jana, P.K. Pal, A. Sangwongwanich, and F. Blaabjerg, 2021. Design and implementation of a single-source 17-level inverter for a single-phase transformer-less grid-connected photovoltaic systems. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 10(4), pp.4469-4485. [DOI:10.1109/JESTPE.2021.3133369]
28. [28] M.S.B. Arif, U. Mustafa, S.B.M. Ayob, J. Rodriguez, A. Nadeem, and M. Abdelrahem, 2021. Asymmetrical 17-level inverter topology with reduced total standing voltage and device count. IEEE Access, 9, pp.69710-69723. [DOI:10.1109/ACCESS.2021.3077968]
29. [29] M.A. Hosseinzadeh, M. Sarebanzadeh, C.F. Garcia, E. Babaei, J. Rodriguez, and R. Kennel, 2022. Reduced multisource switched-capacitor multilevel inverter topologies. IEEE Transactions on Power Electronics, 37(12), pp.14647-14666. [DOI:10.1109/TPEL.2022.3191013]
30. [30] K.P. Panda, P.R. Bana, O. Kiselychnyk, J. Wang, and G. Panda, 2021. A single-source switched-capacitor-based step-up multilevel inverter with reduced components. IEEE Transactions on Industry Applications, 57(4), pp.3801-3811. [DOI:10.1109/TIA.2021.3068076]
31. [31] J. Sathik, D. Almakhles, and M.F. Elmorshedy, 2023. High Boost Seventeen Level Switched Capacitor Inverter Topology with Continuous Input Current. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics.
32. [32] K.P. Panda, P.R. Bana, and G. Panda, 2020. A switched-capacitor self-balanced high-gain multilevel inverter employing a single DC source. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, 67(12), pp.3192-3196. [DOI:10.1109/TCSII.2020.2975299]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است. |
