Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü

Naki GÜLER, (Gazi Üniversitesi)
Erdal IRMAK (Gazi Üniversitesi)
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji
2 0
Yıl: 2019 Cilt: 7 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 49 - 62 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.490144 İndeks Tarihi: 08-04-2020

Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü

Öz:
Bu çalışmada, Nötr Kenetlemeli Eviricilerin (NKE) hem çok girişli yapıya getirilmesi hem de gerilim dengesizliğinin giderilmesi için çok-giriş çok-çıkışlı bir DA-DA çevirici topolojisi sunulmuştur. Çok kaynaklı çalışma, önerilen çevirici modelinin çok girişli özelliği ile sağlanmıştır. Nötr kenetlemeli eviricilerde bozunumların artmasına sebep olan dengesiz kondansatör gerilimleri, bu topolojinin çok çıkışlı özelliğiyle DA tarafta dengelenmiştir. Şebeke etkileşimli eviricinin kondansatör gerilimlerinin dengelenmesi ve güç akışını kontrol etmek için PI denetleyiciler kullanılmıştır. Önerilen topolojinin teorik altyapısını ve performansını doğrulamak için Matlab/Simulink platformunda benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Benzetim sonuçları, iki giriş kaynağında üretilen enerjinin, NKE ve önerilen çevirici modeli aracılığıyla başarılı bir şekilde şebekeye aktarıldığını göstermiştir. NKE kondansatör gerilimlerinin eşitliğini bozsa da, gerilim dengelenmesi kontrolörler ve önerilen dönüştürücü modeli tarafından sağlanmıştır. Dengeli ve dengesiz koşullar altında elde edilen sonuçlar, önerilen sistemin bozunumları önemli ölçüde azalttığını göstermiştir.
Anahtar Kelime:

Design and Control of Multi – Input Multi – Output DC-DC Converter for Neutral Point Clamped Inverters

Öz:
In this study, multi-input multi-output DC/DC converter topology is presented for both multisource operation and voltage unbalancing of Neutral Point Clamped (NPC) inverters. Multisource operation is provided with multi-input feature of proposed converter model. The unbalanced capacitor voltages in NPC inverter leading to increase the harmonics are compensated on the DC side by the multi-output feature of this topology. PI controllers are utilized to control the capacitor voltages and power flow of grid connected inverter. Simulation studies are performed in Matlab/Simulink platform to verify the theoretical background and performance of the proposed topology. Simulation results show that, produced power from two input sources is successfully transferred to grid through the proposed converter structure and NPC inverter. Even if NPC inverter disturbs the equality of capacitor voltages, the voltage balance is maintained by the controllers and proposed converter model. The results that are obtained under balanced and unbalanced conditions show that, the proposed system considerably decreases the harmonics.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] S. Özçıra, Aktif Güç Filtre Tipinin Kompanze Edilmesi Gereken Büyüklüğe Göre Belirlenmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6(3) (2018) 691-704.
  • [2] M. Schweizer, J. W. Kolar, Design and Implementation of a Highly Efficient Three-Level T-Type Converter for Low-Voltage Applications, IEEE Transactions on Power Electronics, 28: 2 (2013) 899907.
  • [3] K. Komatsu, M. Yatsu, S. Miyashita, S. Okita, H. Nakazawa, S. Igarashi, Y. Takahashi, Y. Okuma, Y. Seki, T. Fujihira, New IGBT modules for advanced neutral-point-clamped 3-level power converters, International Power Electronics Conference - ECCE ASIA -, Sapporo, (2010) 523-527.
  • [4] P. Kakosimos, H. Abu-Rub, Predictive Control of a Grid-Tied Cascaded Full-Bridge NPC Inverter for Reducing High-Frequency Common-Mode Voltage Components, IEEE Transactions on Industrial Informatics, 14: 6 (2018) 2385-2394.
  • [5] M. Szarek, A. Penczek, R. Stala, S. Piróg, A. Mondzik, NPC three level inverter with dual DC bus for independent distributed generators. Neutral-point voltage balancing under the input power imbalance, 19th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'17 ECCE Europe), Warsaw, (2017) 1-10.
  • [6] I. Forrisi, J. P. Martin, B. Nahid-Mobarakeh, S. Pierfederici, PV-grid system in mismatch operating mode: Improvement through a new voltage balancing method in multilevel NPC inverters, IEEE 25th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), Santa Clara, CA, (2016) 1280-1285.
  • [7] Y. Liu, H. Abu-Rub, B. Ge, Front-End Isolated Quasi-Z-Source DC–DC Converter Modules in Series for High-Power Photovoltaic Systems—Part I: Configuration, Operation, and Evaluation, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64:1 (2017) 347-358.
  • [8] R. Faraji, H. Farzanehfard, Soft-Switched Nonisolated High Step-Up Three-Port DC–DC Converter for Hybrid Energy Systems, IEEE Transactions on Power Electronics, 33:12 (2018) 10101-10111.
  • [9] E. Irmak, N. Güler, Application of A Boost Based Multi-Input Single-Output DC/DC Converter, 6th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), San Diego, USA, (2017) 955-961.
  • [10] Chung-Ming Young, Ting-Ruei Fan, Two-stage interleaved three-level DC/AC converter with neutral point voltage balancing, IEEE 3rd International Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia (IFEEC), Kaohsiung, (2017) 1430-1434.
  • [11] P. Wang, L. Zhou, Y. Zhang, J. Li, M. Sumner, Input-Parallel Output-Series DC-DC Boost Converter With a Wide Input Voltage Range, For Fuel Cell Vehicles, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 66: 9 (2017) 7771-7781.
  • [12] A. Ganjavi, H. Ghoreishy, A. A. Ahmad, A Novel Single-Input Dual-Output Three-Level DC–DC Converter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65: 10 (2018) 8101-8111.
  • [13] N. Güler, E. Irmak, Design and Application of A Novel Single Input - Multi Output DC/DC Converter, IEEE International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Birmingham, (2016) 1039-1045.
  • [14] B. Wang, L. Xian, V. R. K. Kanamarlapudi, K. J. Tseng, A. Ukil, H. B. Gooi, A Digital Method of Power-Sharing and Cross-Regulation Suppression for Single-Inductor Multiple-Input Multiple-Output DC–DC Converter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64: 4 (2017) 2836-2847.
  • [15] Y. Tong, Z. Shan, J. Jatskevich, A. Davoudi, A nonisolated multiple-input multiple-output DC-DC converter for DC distribution of future energy efficient homes, 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Dallas, TX, (2014) 4126-4132.
  • [16] P. Mohseni, S. H. Hosseini, M. Sabahi, T. Jalilzadeh, M. Maalandish, A New High Step-Up MultiInput Multi-Output DC-DC Converter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Basım aşamasında (2018).
  • [17] L. Zhang, K. Sun, M. Gu, D. Xu, Y. Gu, A Capacitor Voltage Balancing Control Method for FiveLevel Full-Bridge Grid-Tied Inverters Without Split-Capacitor Voltage Sampling, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 6: 4 (2018) 2042-2052.
  • [18] E. Irmak, N. Güler, Model predictive control of grid-tied three level neutral point clamped inverter integrated with a double layer multi-input single output DC/DC converter, IEEE 12th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Doha, (2018) 1-6.
  • [19] C. Zhang, C. Hu, G. Fang, H. Li, Z. Qian, An improved SVPWM strategy for three-level active NPC inverter, 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), Siem Reap, (2017) 292-296.
  • [20] C. Hu, G. Holmes, W. Shen, X. Yu, Q. Wang, F. Luo, Neutral-point potential balancing control strategy of three-level active NPC inverter based on SHEPWM, IET Power Electronics, 10: 14 (2017) 1943-1950.
  • [21] F. Donoso, A. Mora, R. Cárdenas, A. Angulo, D. Sáez, M. Rivera, Finite-Set Model-Predictive Control Strategies for a 3L-NPC Inverter Operating With Fixed Switching Frequency, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65: 5 (2018) 3954-3965.
  • [22] Ş. Özdemir, Yenilenebilir Enerji Kaynaklari için Tek Aşamali MPPT Denetimli Çok Seviyeli Eviricinin Gerçekleştirilmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi (2013).
  • [23] G. I. Orfanoudakis, S. M. Sharkh, M. A. Yuratich, Circuit for reducing devices voltage stress due to DC-link capacitor voltage ripple in a Neutral-Point-Clamped inverter, Proceedings of the 2011 14th European Conference on Power Electronics and Applications, Birmingham, (2011) 1-10.
  • [24] B. Ren, X. Sun, S. An, X. Cao, Q. Zhang, Analysis and design of an LCL filter for the three-level gridconnected inverter, Proceedings of The 7th International Power Electronics and Motion Control Conference, Harbin, (2012) 2023-2027.
APA GULER N, Irmak E (2019). Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. , 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
Chicago GULER Naki,Irmak Erdal Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. (2019): 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
MLA GULER Naki,Irmak Erdal Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. , 2019, ss.49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
AMA GULER N,Irmak E Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. . 2019; 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
Vancouver GULER N,Irmak E Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. . 2019; 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
IEEE GULER N,Irmak E "Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü." , ss.49 - 62, 2019. 10.29109/gujsc.490144
ISNAD GULER, Naki - Irmak, Erdal. "Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü". (2019), 49-62. https://doi.org/10.29109/gujsc.490144
APA GULER N, Irmak E (2019). Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(1), 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
Chicago GULER Naki,Irmak Erdal Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7, no.1 (2019): 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
MLA GULER Naki,Irmak Erdal Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.7, no.1, 2019, ss.49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
AMA GULER N,Irmak E Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(1): 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
Vancouver GULER N,Irmak E Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(1): 49 - 62. 10.29109/gujsc.490144
IEEE GULER N,Irmak E "Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7, ss.49 - 62, 2019. 10.29109/gujsc.490144
ISNAD GULER, Naki - Irmak, Erdal. "Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7/1 (2019), 49-62. https://doi.org/10.29109/gujsc.490144
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 11:9

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları