This paper proposes a simplified SVPWM for three level inverters in transformerless photovoltaic (PV) systems. With the proposed SVPWM the three level space vector (SV) diagram is divided into only six sectors as in conventional two level SV diagram in such a way that only seven SVs are used among all the available SVs of three level inverter. The main features of the proposed SVPWM are that it is simple to implement, less switching losses as compared to conventional SVPWM and most importantly it eliminates the leakage currents in transformerless PV systems. Detailed theoretical analysis of the proposed SVPWM are presented and verified by numerical simulations and experimental results.
Maximum power point tracking(MPPT) is used in photovoltaic(PV) systems to maximize the photovoltaic array output power, irrespective of the temperature and irradiation conditions. The object of this paper is to compare and analyze MPPT efficiency for different MPPT techniques by changing irradiance. Also, this paper introduces transformerless grid-connected inverter. Simple flow charts and characteristics of each MPPT algorithm are shown. The implementation of transformerless grid-connected inveter system was based on a digital signal processor(DSP). Simulation was carried out for each MPPT method.
Grid-connected transformerless photovoltaic (PV) inverters (TPVIs) are increasingly dominating the market due to their higher efficiency, lower cost, lighter weight, and reduced size when compared to their transformer based counterparts. However, due to the lack of galvanic isolation in the low voltage grid interconnections of these inverters, the PV systems become vulnerable to leakage currents flowing through the grounded star point of the distribution transformer, the earth, and the distributed parasitic capacitance of the PV modules. These leakage currents are prohibitive, since they constitute an issue for safety, reliability, protection coordination, electromagnetic compatibility, and module lifetime. This paper investigates a wide range of multi-kW range power rating TPVI topologies and classifies them in terms of their leakage current attributes. This systematic classification places most topologies under a small number of classes with basic leakage current attributes. Thus, understanding and evaluating these topologies becomes an easy task. In addition, based on these observations, new topologies with reduced leakage current characteristics are proposed in this paper. Furthermore, the important efficiency and cost determining characteristics of converters are studied to allow design engineers to include cost and efficiency as deciding factors in selecting a converter topology for PV applications.
This paper proposes a transformerless photovoltaic (PV) power converter system based on the DC/AC boost inverter, which can solve the leakage current and second-order ripple power issues in single-phase grid-connected PV inverters. In the proposed topology, the leakage current can be decreased remarkably since most of the common-mode currents flow through the output capacitor, by-passing parasitic capacitors, and grounding resistors. In addition, the inherent ripple power component in the single-phase grid inverter can be suppressed without adding any extra components. Therefore, bulky electrolytic capacitors can be replaced by small film capacitors. The effectiveness of the proposed topology has been verified by simulation and experimental results for a 1-kW PV PCS.
This paper describes an optimal configuration for multi-central inverters in a medium-voltage (MV) grid, which is suitable for large-scale photovoltaic (PV) power plants. We theoretically analyze a proposed common-mode equivalent model for problems associated with multi-central transformerless-type three-phase full bridge(3-FB) PV inverters employing two-winding MV transformers. We propose a synchronized PWM control strategy to effectively reduce the common-mode voltages that may simultaneously occur. In addition, we propose that the existing 3-FB topology may also have the configuration of a multi-central inverter with a two-winding MV transformer by making a simple circuit modification. Simulation and experimental results of three 350kW PV inverters in a multi-central configuration verify the effectiveness of the proposed synchronization control strategy. The modified transformerless-type 3-FB topology for a multi-central PV inverter configuration is verified using an experimental prototype of a 100kW PV inverter.
This paper presents a single-phase transformerless photovoltaic (PV) power converter systems based on the AC/DC boost inverter, which is capable of solving the leakage current and second-order ripple power issues. By eliminating the inherent ripple power in single-phase inverter, the bulky electrolytic capacitor can be replaced by a small film capacitor. The validity of the proposed scheme has been verified by the simulation results.
계통연계형 태양광 발전 시스템은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양 전지부와 발생 전력을 계통에 연계하는 진력변환장치로 크게 나눌 수 있다. 또한 전력변환부는 승압용 컨버터부와 DC전력을 AC로 변환하는 인버터부로 구성된다. 종래 인버터의 주회로 방식은 저주파 트랜스나 고주파 트랜스를 사용하는 방식이 채러되었으나, 최근 이러한 방식에 비해 소형 경량화가 기대되는 트랜스리스 방식이 많이 연구되고 있다. 본 논문의 승압부는 2상 부스트 컨버터를 이용하여 입력 전류와 출력 전압의 리플을 줄여, 각 전력 소자의 전압 스트레스를 줄이고, 입력 리액터를 소형화한다. 그리고, 인버터 부의 출력 고조파 성분을 저감하기 위해 정현파 PWM에서 얻어진 스위칭 시간을 기본값으로 하여 푸리에 급수로 유도한 PWM 스위칭 시간을 채택하였고, PSpice를 이용하여 변환기의 동작을 시뮬레이션하여 그 유효성을 검증하였다.
Given their structural arrangement, photovoltaic (PV) modules exhibit parasitic capacitance, which creates a path for high-frequency current during zero-state switching of the converter in transformerless systems. This current has to be limited to ensure safety and electromagnetic compatibility. Many solutions that can minimize or completely avoid this phenomenon, are available. However, most of these solutions are patented because they rely on specific and often complex converter topologies. This study aims to solve this problem by introducing a solution based on a classic converter topology with an appropriate modulation technique and passive filtering. A 5.5 kW single-phase residential PV system that consists of DC-DC boost stage and DC-AC H-bridge converter is considered. Control schemes for both converter stages are presented. An overview of existing modulation techniques for H-bridge converter is provided, and a modification of hybrid modulation is proposed. A system prototype is built for the experimental verification. As shown in the study, with simple filtering and proper selection of switching states, achieving low leakage current level is possible while maintaining high converter efficiency and required energy quality.
This paper offers two Maximum Power Point Tracking (MPPT) systems for Photovoltaic (PV) applications. The first MPPT method is based on a fixed frequency Model Predictive Control (MPC). The second MPPT technique is based on the Predictive Hysteresis Control (PHC). An experimental demonstration shows that the proposed techniques are fast, accurate and robust in tracking the maximum power under different environmental conditions. A DC/DC converter with a high voltage gain is obligatory to track PV applications at the maximum power and to boost a low voltage to a higher voltage level. For this purpose, a high gain Switched Inductor Quadratic Boost Converter (SIQBC) for PV applications is presented in this paper. The proposed converter has a higher gain than the other transformerless topologies in the literature. It is shown that at a high gain the proposed SIQBC has moderate efficiency.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제18권2호
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pp.103-110
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2017
The number of applications of solar photovoltaic (PV) systems in power generation grids has increased in the last decade because of their ability to generate efficient and reliable power in a variety of low installation in domestic applications. Various PV converter topologies have therefore emerged, among which the modular multilevel converter (MMC) is very attractive due to its modularity and transformerless features. The modeling and control of the MMC has become an interesting issue due to the extremely large expansion of PV power plants at the residential scale and due to the power quality requirement of this application. This paper proposes a novel control method of MMC which is used to directly integrate the photovoltaic arrays with the power grid. Traditionally, a closed loop control has been used, although circulating current control and capacitors voltage balancing in each individual leg have remained unsolved problem. In this paper, the integration of model predictive control (MPC) and traditional closed loop control is proposed to control the MMC structure in a PV grid tied mode. Simulation results demonstrate the efficiency and effectiveness of the proposed control model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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