14587

1377 دكتري

دكتري

الكترونيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1397

هشت، 139ص. : مصور، جدول، نمودار

احسان اديب

حسين فرزانه فرد

مسعود حاجيان، مهدي نيرومند

1398/02/14

كتابنامه

مهندسي برق

مهندسي برق و كامپيوتر

1398/02/15

2532193

چکیده اینورترهای PV بدون ترانسفورمر به دلیل مزیتهای بازدهی و چگالی توان باالتر و هزینه و پیچیدگی کمتر در مقایسه با اینورترهای دارای ترانسفورمر در سال های اخیر توجه بیشتری را هم در حوزه صنعت و هم تحقیقات به خود جلب کردهاند ایمنی و تلفات سیستم مهمترین نگرانی در مورد سیستم های PV بدون ترانسفورمر است که یكی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در آن جریان پارازیتی موسوم به جریان نشتی زمین در این سیستم هاست برای کاهش جریان نشتی تا حد استاندارد از پیكربندی های مختلف و با تكنیک های مدوالسیون متنوع در سیستم های PV بدون ترانسفورمر استفاده می شود تا با ایجاد ولتاژ مد مشترک ثابت جریان نشتی را کاهش دهد در کنار بحث جریان نشتی موضوع حفظ و افزایش بازدهی از نكات مهم در این میدلهاست در واقع بازدهی باال یكی از عوامل حرکت به سمت این ساختارها بوده و پارامتر مهمی دررتبه بندی مبدلهای PV بدون ترانسفورمر به شمار میرود نگاهی به تحقیقات صورت گرفته در سالهای اخیر نشان میدهد که تالشهایی برای بهبود کارایی این مبدلها از طریق حذف و یا کاهش تلفات کلیدزنی با در نظر گرفتن محدودیت های جریان نشتی صورت گرفته است به عنوان مثال برای ایجاد وضعیت کلیدزنی نرم از تكنیک های ZVT و ZCT استفاده شده است این تحقیق به موضوع مبدل های PV بدون ترانسفورمر تكفاز میپردازد در این تحقیق با بررسی دو چالش جریان نشتی و بازدهی و تقابل آنها با یكدیگر به دنبال ارائه پیشنهاداتی برای بهبود کارایی این سیستمها هستیم در واقع عمدهی تمرکز این رساله یافتن راهحلهای نوین از منظر تئوری و کاربردی برای بهبود کارایی در اینورترهای PV بدون ترانسفورمر با در نظر گرفتن محدودیت ها و با کمترین تاثیر بر روی مشخصه جریان نشتی این مبدلهاست در راستای پیگیری اهداف رساله پس از بررسی راهكارهایی که تا کنون ارائه شده شامل روشهای پیشنهادی جهت کاهش جریان نشتی و ساختارهای ایجاد کلیدزنی نرم در اینورترهای PV بدون ترانسفورمر ایده لینک DC شبه تشدیدی به جهت بهرهگیری در مبدلهای PV با قابلیت جداسازی DC مورد توجه قرار گرفته و مزایای استفاده از این روش در کنار موانع موجود از منظر تشدید جریان نشتی مورد ارزیابی واقع شده است در ابتدا مبدل 6 H با مدار کمكی لینک DC شبه تشدیدی پیشنهاد شده است سپس با کاهش تعداد راه انداز گیت در مدار کمكی مبدل 6 H با مدار کلمپ و لینک DC شبه تشدیدی ارائه میشود که بهبود در مدار کمكی و جریان نشتی را به همراه دارد در ادامه ایده لینک DC شبه تشدیدی به مبدل 5 H تعمیم داده شده و روشی برای مدار 5 H با لینک DC شبیه تشدیدی پیشنهاد شده است که مشكل تشدید جریان نشتی را مرتفع میکند در پایان با ترکیب ترانسفورمر فوروارد و لینک DC شبه تشدیدی مبدل 5 H با مدار کمكی بهبود یافته با تنها یک کلید کمكی و بدون تاثیر بر جریان نشتی پیشنهاد شده است در تمامی مراحل فوق صحت عملكرد مدار در حصول کلیدزنی نرم و حفظ مشخصه جریان نشتی عالوه بر شبیهسازی با پیادهسازی عملی تایید شده و در نتایج ارائه شده قابل مالحظه است کلمات کلیدی اینورتر بدون ترانسفورمر جریان نشتی زمین کلیدزنی نرم شبه تشدیدی بازدهی فتوولتائیک

121 Performance Improvement of Single Phase Transformer less PV Inverters with DC Decoupling Behnam Fazlali b fazlali@ec iut ac ir Jan 10 2019 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranSupervisor s Name Dr Ehsan Adib e adib@cc iut ac irAdvisor s Name Dr Hosein Farzanehfard hosein@cc iut ac irDepartment Graduate Program Coordinator Dr Gholamreza Yousefi Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran AbstractTransformer less grid connected PV inverters offer the benefits of lower cost higher efficiency smaller size andweight However the leakage current between power grid and the PV module can compromise their higherefficiency So the low leakage current and high efficiency are two crucial points in developing of transformer lessPV systems In recent years some efforts have been made to improve the efficiency of these PV inverters byreducing switching losses via ZVT and ZCT techniques considering leakage current limitations This researchwork engages in single phase transformer less PV inverters which are facing two crucial as well as intrinsicchallenges of efficiency and leakage current The main focus of this dissertation is to find the novel solutions forimproving the performance of these inverters by taking into account these characteristics Following these goals this work incorporates quasi resonant DC Link technique into the transformer less PV inverters utilizing dc decoupling topologies The proposed quasi resonant auxiliary circuits are applied to H6 and H5 structures and theexpectations are met according to calculations and simulation reports A 20 kHz 1 kW universal prototype is built by which operation characteristics soft switching conditions and efficiency improvement of proposed QRDCLtransformer less PV inverters are verified Finally solutions to minimize the adverse effect of soft switching circuiton ground leakage current are investigated Key WordsTransformer less PV Inverter Soft switching Leakage Current EfficiencyIntroductionAs the renewable energy is going to experience its peak demand due to more energyrequirements of emerging industries and the environmental concerns during last decades thesolar energy plays an important role in this era In recent years Transformer less PV inverters are coming under the spotlight They are smaller cheaper and more efficient So the transformer less inverter is a proper way to make the solarenergy and PV technology more appealing due to its lower price and higher efficiencyespecially in residential application However these benefits are achieved at the expense ofleakage current The PV panel s sandwich structure constitutes a parasitic capacitance whenaccompanied by its grounded frame Barater et al 2016 There is a direct path from the panelto the grid at the absence of galvanic isolation At the same time a fluctuating voltage so calledcommon mode voltage CMV changes the electric charge of the parasitic capacitor As aconsequence an unwanted leakage current flows through the system This parasitic currentcould be a matter of some concerns like safety THD EMI and system losses Xiao and Xie 2012 Many in depth researches have been done to improve the transformer less PV invertersfunctionality Freddy et al 2014 by making them to comply with the standard VDE 0126 1 1 The main idea of these works is to make the CMV constant to avoid leakage current Freddy et al 2014 In another point of view power loss and efficiency are key elements tofunctionality of power conditioning systems Meanwhile due to limited power conversionefficiency of solar panels reducing power loss in PV inverters could be worthy of attention

احسان اديب

حسين فرزانه فرد

مسعود حاجيان، مهدي نيرومند