بهبود تحمل پذیری خطای اتصال کوتاه و مدار باز در اینورتر چندسطحی آبشاری با استفاده از راهکار ترکیبی سخت افزاری و استراتژی سوئیچینگ

مبدل های چندسطحی به دلیل کیفیت مناسب ولتاژ خروجی، اعوجاج هارمونیکی کمتر و قابلیت کاربرد در سطوح توان متوسط و بالا، در سال های اخیر در سامانه های انرژی تجدیدپذیر، درایوهای صنعتی و شبکه های الکتریکی مورد توجه قرار گرفته اند. با این حال، افزایش تعداد ادوات نیمه هادی و اجزای جانبی، احتمال وقوع خطا و کاهش قابلیت اطمینان را افزایش می دهد. در میان توپولوژی های مختلف، اینورتر چندسطحی آبشاری پل H به دلیل ساختار ماژولار، توسعه پذیری و امکان استفاده از منابع DC مجزا، گزینه ای مناسب برای کاربردهای فتوولتائیک و درایوهای توان بالا محسوب می شود. هدف این پژوهش ارائه راهکاری برای بهبود بهره برداری تحمل پذیر خطا در یک اینورتر آبشاری سه فاز پنج سطحی است. در روش پیشنهادی، اصلاح پیکربندی سخت افزاری و راهبرد سوئیچینگ/کنترل به صورت مکمل به کار گرفته شده اند تا اثر خطاهای مدار باز و اتصال کوتاه در سلول ها و پل های مبدل کاهش یابد. عملکرد سامانه در شش سناریوی شبیه سازی در محیط MATLAB/Simulink بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در شرایط وقوع خطا، استفاده از مدولاسیون بردار فضایی و سازوکار جبرانی مبتنی بر مدار دوبرابرکننده ولتاژ می تواند ضمن کاهش افت کیفیت خروجی، جریان سه فاز متعادل تری را به بار تحویل دهد. در سناریوی خطای مدار باز همراه با روش پیشنهادی، مقادیر THD گزارش شده برای جریان و ولتاژ خروجی به ترتیب حدود ۱۱/۳۸ و ۱۱/۸۹ درصد بوده است. بنابراین، راهکار ترکیبی ارائه شده قابلیت افزایش تداوم سرویس و بهبود کیفیت توان پس از وقوع خطا را دارد.

کلیدواژه ها:

اینورتر چندسطحی ، پل H آبشاری ، تحمل پذیری خطا ، خطای مدار باز ، خطای اتصال کوتاه ، مدولاسیون بردار فضایی ، فتوولتائیک