دانلود شبیه سازی مقاله تحلیل شارش توان و انرژی ذخیره شده خارن در مبدل چندسطحی

شبیه سازی شارش توان در خازن

مبدل های متصل به شبکه فشار ضعیف، کاربرد گسترده ای برای «سیستم های آماده سازی توان فتوولتائیک» (PV-PCS)، «سیستم های برق بدون وقفه» (UPS) و مبدل های قدرت بازمولد، پیدا کرده اند. یک مبدل دو سطحی، به عنوان یک توپولوژی مبدل، بخاطر کاربردش معمولاً مورد استفاده قرار گرفته، زیرا تعداد ادوات کلیدزنی کم بوده و به آسانی قابل کنترل است. اما، برای نگهداری یک کد شبکه، بخاطر اجزاء هارمونیکی بزرگ، فیلترهای بزرگ و پرهزینه لازم می شود. مبدل های چندسطحی، که یک ولتاژ خروجی هارمونیک کم تولید می کنند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. یک فیلتر بسیار کوچک برای سرکوب یک اعواج هارمونیک و تداخل الکترومغناطیسی برای مبدل های چندسطحی، کافی است. در یک مبدل چندسطحی، ولتاژ استقامت ادوات کلیدزنی به 1/(N-1)، کاهش می یابد (N تعداد سطوح ولتاژ است). با افزایش تعداد سطوح ولتاژ در صورت بکارگیری MOSFET ها، می توان تلفات توان را نیز کاهش داد حتی اگر تعداد کلیدها افزایش یابد. یک مبدل چند سطحی ماژولی (MMC)، که از یک مبدل واحد متصل شده با یک خازن به صورت سری تشکیل شده، مانند سلول های چاپر و سلول های پل، پیشنهاد شده اند و روش بهره برداری و کنترل آن به بحث گذاشته شده است. تعداد سطوح MMC با افزایش تعداد سلول ها می تواند به آسانی افزایش یابد. اما برای سرکوب یک ریپل ولتاژ با فرکانس بنیادی مربوط به خازن های سلول، به خازن های سلول بسیار بزرگ، نیاز پیدا می شود. برای کاهش خازن های سلول، چندین آرایش مداری پیشنهاد شده است. یک مبدل بازوی جایگزین (AAC) از ادوات کلیدزنی متصل شده به صورت سری به مبدل های واحد اتصال سری تشکیل شده تا تعداد سلول ها را کاهش دهد. اما، سلول مربوط به AAC یک سلول تمام پل است. بنابراین، تعداد کل ادوات کلیدزنی افزایش می یابد. یک مبدل چند سطحی تعبیه شده به صورت ماژولی (MEMC)، براساس یک ساختار سه سطحی با تیریستور یا IGBT و مبدل های واحد اتصال سری، می باشد. ولتاژ مبدل های واحد اتصال سری مربوط به MEMC، تقریباً نصف MMC می باشد.

بنابراین، MEMC تنها به نصف تعداد سلول ها نیاز دارد. در حالت استفاده از تریستورها، MEMC به تعدادی سلول تمام پل برای تولید یک ولتاژ منفی برای کموتاسیون تریستورها، نیز نیاز پیدا می کند. یک MMC «گیره نقطه خنثی» (NPC-MMC) یکی از توپولوژی های مداری است که براساس یک MEMC با استفاده از یک ساختار سه سطحی با دوات «خود کموتاسیون» مانند IGBT ها و دو خازن DC، می باش. همچنین، NPC-MMC مزیت داشتن نصف تعداد سلول ها را دارد، اما مشخص نیست که چه میزان انرژی خازن NPC-MMC شامل سلول ها و خازن DC، لازم است.

این پروژه، تحلیل نظری پخش توان و انرژی ذخیره شده کل در خازن NPC-MMC را توضیح می دهد. همچنین دلیل این موضوع توضیح داده می شود که چرا مقدار کل انرژی ذخیره شده بوسیله تحلیل پخش توان، کاهش می یابد. تحلیل نظری، آشکار می کند که NPC-MMC می تواند برق AC را نه تنها از سلول بلکه همچنین از خازن DC، تامین کند. این امر، 50% کاهش انرژی ذخیره شده را ممکن می سازد، زیرا خازن DC،  بین سه فاز اشتراک دارد تا ولتاژ فرکانس بنیادی یا ریپل انرژی را حذف کند. مدار تجربی با استفاده از MOSFET های ولتاژ پایین، تحلیل انرژی خازن را تایید می کند و تایید کرده است که NPC-MMC می تواند باعث کاهش اندازه و بازده زیاد شود.

این شبیه سازی در محیط نرم افزار متلب (MATLAB) انجام شده و در ادامه نیز تعدادی از تصاویر مربوط به خروجی های شبیه سازی و گزارشکار قرار داده شده است: