Günümüzde
yaygın olarak kullanılan çok seviyeli Eviriciler (ÇSE) için giriş tarafındaki
gerilim seviyeleri önemli bir sınırlayıcı olmaktadır. Yüksek güçlü enerji
sistemlerinde, iki seviyeli eviricilerde kullanılacak anahtarlama elemanının
gücünün yetersiz kalması, çıkış dalga şeklinin sinüzoidalden uzak olması ve
düşük gerilim üretilmesinden kaynaklı transformatör kullanılması klasik iki
seviyeli eviricilerin dezavantajlarındandır. Ayrıca iki seviyeli eviricilerde
toplam harmonik distorsiyonunu (THD) azaltmak için yüksek anahtarlama
frekansının kullanılması anahtarlama kayıplarını arttırmaktadır. Bu çalışmada,
asimetrik eviricinin THD oranını düşürmek ve şebeke bağlantısını
gerçekleştirmek için Matlab/Simulink ortamında modelleme yapılmıştır. Çalışma
kapsamında, üçlü besleme gerilimi yapısında asimetrik H-köprü evirici
modellenmiş ve sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM) kontrol algoritması
ile anahtarlama işaretleri üretilmiştir. Eviricinin şebeke bağlantısı,
geliştirilen PI kontrol algoritması ve PLL kontrol algoritmalarıyla
denetlenmiştir. Tasarlanan PI ile elde edilen sonuçlarda THD oranının düştüğü
görülmektedir. Ayrıca sistemin açık döngüye göre dinamik ve hızlı çalıştığı
gözlemlenmiştir. Sistem hem açık döngü çalıştırılarak hem PI kontrolcü ile hem
de PI-PLL ile çalıştırılarak THD oranları incelenmiş ve önerilen tek fazlı
şebeke etkileşimli evirici kontrol yöntemi doğrulanmıştır. Yapılan çalışmalar
sonucunda sistemin kontrolünde PI ve PI-PLL kontrollerinden elde edilen
sonuçların yaklaşık aynı olduğu ancak PI-PLL kontrol yönteminin daha verimli
sonuçlar sağladığı görülmüştür. Ayrıca, tasarlanan PLL yöntemiyle karışık
kontrol yöntemlerine ve algoritmalara ihtiyaç olmadan sistem şebekeye
bağlanmıştır.
The supply
voltage levels of the multilevel inverters (MLIs) that are widely used nowadays
are the significant limiting parameters. The major drawbacks of conventional
two-level inverters used in the high power systems are the insufficient switch
power against the power range, non-sinusoidal output waveforms, and increasing
line transformer requirements. Furthermore, the higher switching frequency
requirement to reduce the total harmonic distortion (THD) increases the
switching losses. This study presents the design and analysis of a controller
that is performed by using Matlab/Simulink environment. The asymmetrical MLI
topology is constituted in trinary DC supply structure, and the switching
frequencies are generated in sinusoidal pulse width modulation (SPWM) scheme.
The grid connection of the inverter is controlled by the implemented proportional-integral
(PI) controller and phase locked loop (PLL) control algorithm. The proposed
control method is compared to conventional controllers in terms of THD rates
and observer structure. It is observed that the designed PI controller decreases
the THD ratio, with higher dynamic response. The improved control mechanism is
tested under open-loop, PI controlled, and PI-PLL controlled structures to
determine the THD ratios where the proposed single phase grid-tied control
method is verified. The performed analysis results have shown that the PI and
PI-PLL controllers provide almost same result, but the PI-PLL controller draws
faster dynamic response comparing to PI control algorithm. Besides, the
proposed PLL controller ensures the grid connection of inverter without complex
control methods or complex algorithm requirement.
Subjects | Engineering |
---|---|
Journal Section | Research Article |
Authors | |
Publication Date | October 20, 2017 |
Published in Issue | Year 2017 Volume: 23 Issue: 5 |