روش حذف هارمونیک انتخابی (SHE) در کنترل اینورترهای چندسطحی

روش حذف هارمونیک انتخابی (SHE) در کنترل اینورترهای چندسطحی

با گسترش روزافزون استفاده از اینورترها در صنعت، نیاز به استفاده از روش‌های کنترلی مناسب بیش از پیش احساس می‌شود. در بین اینورترها، ساختارهای چند سطحه به علت مزایایی از قبیل کاهش هارمونیک و کاهش تلفات، گسترش بیشتری یافته است. یکی از معایب اصلی اینورترهای چندسطحی، پیچیدگی کنترل آن‌ها در مقایسه با اینورترهای معمولی می‌باشد. مهمترین روش‌های کنترل اینورترهای چندسطحی به قرار زیر می‌باشند.

1-روش مدولاسیون پهنای باند سینوسی (SPWM)

این روش یکی از مرسوم‌ترین روش‌های کنترل اینورترها می‌باشد. در این روش یک موج مرجع سینوسی با سیگنال مثلثی حامل مقایسه می‌شود و عمل کلیدزنی اینورتر را انجام می‌دهد. از مزایای این روش می‌توان به کاهش تلفات کلیدها، پیاده سازی ساده و کاهش هارمونیک‌های خروجی اشاره کرد.

2- روش مدولاسیون بردار فضایی (SVM)

در این روش میزان حذف هارمونیک‌ها و دامنه‌ی ولتاژ خروجی به نسبت روش SPWM افزایش می‌یابد. مهمترین مشکل این روش، پیچیدگی بالای آن است.

3- روش هیسترزیس

در این روش یک محدوده برای شکل موج خروجی در نظر گرفته می‌شود و کلیدزنی بگونه‌ای انجام می‌گیرد که خروجی از آن محدوده فراتر نرود. روش هیسترزیس یک روش کنترل جریان فیدبک است بطوریکه جریان بار، جریان مرجع را در یک باند هیسترزیس ردیابی می‌کند. مشکل این روش، فرکانس متغیر کلیدزنی می‌باشد.

4- روش حذف هارمونیک‌های انتخابی (Selective Harmonic Elimination)

روش حذف هارمونیک‌های دلخواه یک روش شناخته شده برای کنترل اینورترهای چند سطحه می‌باشد. تلفات کلیدزنی اینورتر در این روش پایین می‌باشد و هارمونیک‌های ایجاد شده در این روش تا حد ممکن کاهش می‌یابد. مشکل اصلی در این روش، حل معادلات غیر خطی مثلثاتی با روش‌های تکراری می‌باشد. این مشکل با افزایش سطوح ولتاژ، پیچیده تر هم می‌شود. برای حل این معادله می‌توان از روش نیوتن رافسون استفاده کرد که در آن مقادیر اولیه باید حدس زده شوند.

ساختار یک اینورتر 11 سطحی آبشاری (Cascaded Half Bridge) به همراه شکل موج ولتاژ خروجی آن در شکل زیر نشان داده شده است.

اینورتر 11 سطحی cascad

با نوشتن سری فوریه شکل موج بالا، دامنه هارمونیک‌های اصلی، پنجم، هفتم، یازدهم و سیزدهم شکل موج ولتاژ بصورت زیر بدست می‌آید.

سری فوریه هارمونیک های اینورتر چندسطحی

مشاهده می‌شود که دامنه هر هارمونیک با مرتبه آن نسبت عکس دارد. در نتیجه با افزایش مرتبه هارمونیک، دامنه آن کاهش می‌یابد.ایده اصلی روش حذف هارمونیک‌های انتخابی، همین نکته می‌باشد. لذا با توجه به استانداردهای متعارف، می‌توان از هارمونیک‌های با مرتبه بالاتر از 13 صرفنظر کرد. همچنین دامنه هارمونیک‌های زوج برابر صفر است. همچنین هارمونیک‌های مضرب 3 در ولتاژ خروجی خط به خط حذف خواهند شد. هدف روش حذف هارمونیک‌های انتخابی این است که دامنه مولفه اصلی برابر دامنه ولتاژ سینوسی مورد نظر در خروجی باشد و دامنه سایر هارمونیک‌های بزرگ برابر صفر باشد.

برای حل مسئله بهینه سازی و بدست آوردن زوایای کلیدزنی اینورتر 11 سطحی از روش نیوتن رافسون استفاده می‌شود. یکی از معایب عمده روش نیوتن رافسون، وابستگی شدید جواب‌ها به حدس‌های اولیه است. با انتخاب حدس‌های اولیه متفاوت ممکن است جواب‌های متفاوتی بدست آید و یا اینکه نتایج همگرا نشوند. بنابراین به ازای چند دسته جواب مختلف، زوایای کلیدزنی اینورتر 11 سطحی برای دستیابی کمترین محتوای هارمونیکی و کمترین THD بر اساس روش نیوتن رافسون بصورت شکل زیر بدست می‌آید.

زوایای کلیدزنی اینورتر 11 سطحی با روش نیوتن رافسون

با اعمال این زوایای کلیدزنی به اینورتر 11 سطحی آبشاری یا کاسکاد، کمترین میزان THD به ازای هر ضریب مدولاسیون بدست خواهد آمد.

سفارش انجام پروژه و پایان نامه برق قدرت، انجام پروژه و پایان نامه کنترل و انجام پروژه کنترل اینورتر چند سطحی به همراه شبیه سازی با متلب:

voltamoshaver@gmail.com

09374305423


مطالب مرتبط...

1 نظر

  1.  دلاوری دلاوری:

    نیاز به پروژه در این زمینه دارم اطلاع دهید.

    •  دلاوریمحمد نویدی(mhmd123) :

      سلام. پروژه ها رو از طریق آدرس ایمیل voltamoshaver@gmail.com ارسال کنید.


ابزار وبمستر

ابزار وبمستر