Design and Implementation of a Cascaded Multilevel Inverter Based on Developed Full-Bridge Converter

صداقتي, فرزاد and هاشمي‌پور, سيد ناصر and سيد هاشمي, سيد علي (2017) Design and Implementation of a Cascaded Multilevel Inverter Based on Developed Full-Bridge Converter. University of Mohaghegh Ardabili, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Research Project File.pdf

Download (964kB)
Official URL:


Multilevel inverters are employed in power systems and industries more than two level inverters because of their high quality of output waveform (output voltage and current). Many structures are presented for multilevel inverters in references and each of them stuies multilevel inverters from different points of view. There are three basic structures for multilevel inverters that are multilevel inverter using cascaded full bridge converters, multilevel inverter using neutral point clamp (NPC) and multilevel inverters using flying capacitors (FC). Other structures are presented using mentioned basic structures. In this research some modified structures for multilevel inverters are proposed. The proposed structures are composed of series-connected basic units. The proposed structure is a general configuration that is extendable easliy. The considered approach is introduction of novel basic units for multilevel inverter, converter extention using series connection of units and finaly, optimization of oveall structure for specified targets. The use of less number of power electronic switches, less number of switches driver circuits and less switches blocked voltage. For the proposed multilevel invereter, power switches number, switches total blocked voltage, number of DC voltage sources and veriety of value of DC voltage sources are studied. Various characteristics are considered for comparison such as applied power switches, numer of DC voltage sources, switches total blocked voltage. In this research, a new structure is proposed for multilevel inverter, composed of isolated DC voltage sources that use less number of devices which results in reduction of control system complicatibility and converter driver circuits. Both symmetric and asymmetric configurations are analyzed with respect to DC voltage source value, and also their characteristics are given and then, a detailed comparison is done among configurations. The configuration of proposed cascaded multilevel inverter is simulated using PSCAD software and two laboratory scale prototypes of the proposed inverter are implemented and experimental results are measured to verify the operation of the peoposed converter.

Item Type: Other
Persian Title: طراحي و پياده‌سازي يک اينورتر چندسطحي آبشاري بر اساس مبدل تمام‌پل توسعه‌يافته
Persian Abstract: اينورترهاي چند‌ سطحي به دليل مزاياي زياد از جمله کيفيت بالاي شکل‌موج خروجي (ولتاژ و جريان خروجي) نسبت به اينورترهاي دو ‌سطحي، کاربرد وسيعي در بخش¬هاي مختلف سيستم قدرت و همچنين صنعت يافته‌اند. ساختارهاي مختلفي براي اينورترهاي چند سطحي در مراجع مختلف ارائه شده است و هر کدام از آن‌ها از زواياي مختلف به بررسي اينورترهاي چند‌سطحي پرداخته¬اند. سه ساختار پايه براي اينورترهاي چند سطحي وجود دارد که عبارتند از اينورترهاي چند‌سطحي با استفاده از اينورترهاي تمام‌پل آبشاري، اينورترهاي چند ‌سطحي با برش نقطه خنثي(NPC) و اينورترهاي چند‌ سطحي با خازن¬هاي شناور (FC). ساختارهاي ديگري نيز با استفاده از اين ساختارهاي پايه ارائه شده است. در اين مطالعه چند ساختار بهبود‌‌يافته براي اينورترهاي چند‌سطحي معرفي شده است. ساختارهای پيشنهادي ساختار جامعي است كه به راحتي قابل توسعه به تعداد سطوح ولتاژ دلخواه مي‌باشد. رويکرد اتخاذ شده پيشنهاد واحدهاي پايه جديد براي اينورترهاي چند سطحي، بسط آن¬ها با سري کردن و در نهايت بهينه کردن ساختار کلي به دست آمده براي اهداف مشخص مي‌باشد. از جمله اين اهدف مي-توان به استفاده از کمترين تعداد کليدهاي الکترونيک‌قدرت، کمترين تعداد مدارهاي راه‌انداز کليدهاي الکترونيک‌قدرت و کمترين مقدار مجموع ولتاژ بلوکه شده توسط کليدها اشاره کرد. براي هر يک از ساختارهاي معرفي شده، تعداد کليدها، مجموع ولتاژ بلوکه شده توسط کليدها و تنوع اندازه منابع ولتاژ DC (براي ساختار‌هاي متقارن و نامتقارن) بيان شده¬اند. شاخص¬هاي مختلفي براي مقايسه استفاده شده است که از آن جمله مي¬توان به تعداد کليدهاي استفاده شده، تعداد منابع ولتاژ DC، مجموع ولتاژ بلوکه‌شده توسط کليد¬ها و کاربرد منابع متقارن و نامتقارن اشاره کرد. هر يک از ساختارهاي پيشنهادي با توجه به اندازه منابع ولتاژ DC تحليل شده‌اند و سپس مقايسه مفصلي در زمينه مشخصات ساختارهاي مختلف ارائه شده است. ساختار اينورتر پيشنهادي در محيط نرم‌افزار PSCAD شبيه‌سازي شده است و براي تأييد صحت عملکرد ساختار اينورتر چندسطحي پيشنهادي دو نمونه آزمايشگاهي از آن پياده‌سازي شده است و نتايج آزمايشگاهي اندازه‌گيري شده است.
Subjects: Research Projects
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Faculty of Engineering > Department of Electrical & Computer Engineering
Date Deposited: 30 Jun 2019 07:11
Last Modified: 30 Jun 2019 07:11

Actions (login required)

View Item View Item