ارائه ساختار اینورتر افزاینده هفت سطحی مبتنی بر خازن کلیدزنی-شده با کاهش تعداد المان‌ها جهت کاربرد در سیستم‌های خورشیدی متصل به شبکه

در این مقاله یک اینورتر خورشیدی متصل به شبکه هفت سطحی بر مبنای تکنیک خازن کلیدزنی-شده با قابلیت افزایندگی ولتاژ ورودی معرفی شده است. این ساختار شامل یک خازن الکترولیتی، هشت کلید قدرت و دو منبع ولتاژ ورودی است. دامنه پیک ولتاژ خروجی اینورتر پیشنهادی، یک و نیم برابر مجموع منابع ولتاژهای ورودی می‌باشد. تعداد المان‌های اینورتر پیشنهادی در مقایسه با اینورترهای هفت سطحی اخیر کاهش یافته است که مناسب برای کاربردهای متصل به شبکه در پانل‌های خورشیدی می‌باشد. این ساختار نیازی به روش کنترلی مستقل برای بالانس ولتاژ خازن نبوده و دارای بالانس خودی ولتاژ خازن می‌باشد. همچنین برای تزریق توان به شبکه، از روش کنترل مدل پبش‌بین جهت تولید ولتاژ با سطوح مختلف استفاده شده است. جهت کاهش حجم و اندازه ساختار اینورتر پیشنهادی، طراحی بهینه خازن تحت بارهای اهمی و اهمی-سلفی مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات تلفات اینورتر پیشنهادی به صورت تحلیل ریاضی تحت بار‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد اینورتر پیشنهادی در حالت متصل به شبکه و منفصل از شبکه، در محیط نرم افزار matlab/simulink شبیه‌سازی شده و نتایج آن ارائه گردیده است. در نهایت، جهت اثبات عملکرد اینورتر پیشنهادی در محیط آزمایشگاهی، یک نمونه اولیه عملی از اینورتر پیشنهادی در توان 200 وات با حداکثر ولتاژ خروجی 180 ولت ساخته شده و تطابق نتایج حاصل از آن با نتایج شبیه‌سازی مورد بررسی قرار گرفته است.

a step-up seven-level switched-capacitor inverter with components count reduction for grid-tied pv systems application

this paper proposes a seven-level grid-tied photovoltaic (pv) inverter based on the switched-capacitor technique with input voltage boosting capability. this topology includes an electrolytic capacitor, eight power switches, and two input dc sources. the output peak magnitude of the proposed inverter is one-half times the input voltage sources. the components count of the proposed inverter is reduced in comparison to recent several-level inverters which are used for grid-tied pv applications. this topology does not require an independent control method for balancing voltage of capacitor and has a self-balancing mechanism for the capacitor voltage. morover, the model predictive control (mpc) is utilized as current injection technique to produce proper output voltage levels. a capacitor optimal design for resistive load and inductive-resistive load has been analyzed to reduce of volume and size of the proposed inverter.  the theoretical loss calculation of the proposed inverter under different load conditions has been analyzed. the performance of the proposed inverter is simulated by matlab/simulink software and the results are presented under on-grid and off-grid conditions. finally, a 200w laboratory prototype with 180v maximum output voltage is tested to validate the simulation and the theoretical analysis.