Jednofazowy falownik napięcia z aktywnym obwodem odsprzęgającym

• Autorzy: Czyż P. , Cichowski A. , Śleszyński W.

Warianty tytułu

EN

Single-phase inverter with active power decoupling

• Konferencja: XXVII cykl seminarów zorganizowanych przez PTETiS Oddział w Gdańsku ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2017 (XXVII; 2017; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Znanym zagadnieniem w jednofazowych falownikach napięcia jest pobieranie ze źródła napięcia stałego składowej przemiennej o częstotliwości dwukrotnie większej od częstotliwości generowanej przez falownik. Jednym z rozwiązań problemu jest stosowanie dużej baterii kondensatorów elektrolitycznych, lecz lepszym sposobem z punktu widzenia niezawodności i gęstości mocy przekształtnika jest stosowanie aktywnych układów odsprzęgania mocy. W pracy przedstawiono ideę aktywnego odsprzęgania mocy na przykładzie układu podwyższającego napięcie. Następnie zaprezentowano sposób doboru elementów obwodu odprzęgającego oraz przyjętą strategię sterowania. Zaproponowany model zweryfikowano w programie symulacyjnym oraz zaimplementowano w zbudowanym modelu laboratoryjnym falownika. W badaniach laboratoryjnych osiągnięto znaczną redukcję składowej prądu wejściowego o częstotliwości dwukrotnie większej od częstotliwości podstawowej falownika oraz sprawność powyżej 94%.

EN

In single-phase inverters the instantaneous output power contains a DC component and a double line frequency power oscillation. To cope with the issue of inducing a significant current and voltage ripples on the DC side, the most popular approach is to decouple DC and AC sides with a bulky bank of electrolytic capacitors. This method is however reducing the reliability, life-time and power density of a converter. Most recently active power decoupling methods are gaining popularity as an alternative approach to solve this issue. In this paper a film capacitor based active power decoupling method in a boost topology is presented. First of all, the methods of DC active power decoupling, the principle of decoupling in a boost topology and selection of decoupling circuit elements are given. Then, the proposed control strategy is described and verified by the simulation. Finally, a constructed prototype of the single-phase inverter is presented and measurements at 500 W output power are conducted. The obtained results proves the feasibility of the identified approach and also high power efficiency of 94% is achieved.

Słowa kluczowe

PL

falownik jednofazowy; odsprzęganie składowej przemiennej mocy chwilowej; sterowanie przekształtnikiem; tranzystor z węglika krzemu; SiC

EN

single-phase inverter; decoupling of the alternating component of the instantaneous power; converter control; silicon carbide transistors; SiC

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 57
• Strony: 17--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czyż P.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

autor

Cichowski A.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

autor

Śleszyński W.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki tel.: [phone]

Bibliografia

• 1. Hu H., Harb S., Kutkut N., Batarseh I., Shen Z. J.: A Review of Power Decoupling Techniques for Microinverters With Three Different Decoupling Capacitor Locations in PV Systems, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 6, June 2013, s. 2711-2726.
• 2. Morsy A. S., Enjeti P. N.: Comparison of Active Power Decoupling Methods for High-Power-Density Single-Phase Inverters Using Wide-Bandgap FETs for Google Little Box Challenge, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 4, no. 3, Sept. 2016, s. 790-798.
• 3. Schimpf F., Norum L.: Effective use of film capacitors in single-phase PV-inverters by active power decoupling, IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, Glendale, 2010, s. 2784-2789.
• 4. Qin Z., Tang Y., Loh P. C., Blaabjerg F.: Benchmark of AC and DC active power decoupling circuits for second-order harmonic mitigation in kW-scale singlephase inverters, 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Montreal, QC, 2015, s. 2514-2521.
• 5. Neumayr D., Bortis D., Kolar J. W.: Ultra-compact Power Pulsation Buffer for single-phase DC/AC converter systems, 2016 IEEE 8th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMCECCE Asia), Hefei, 2016, s. 2732-2741.
• 6. Tang Y., Blaabjerg F., Loh P. C., Jin C., Wang P.: Decoupling of Fluctuating Power in Single-Phase Systems Through a Symmetrical Half-Bridge Circuit, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 4, April 2015, s. 1855-1865.
• 7. Kyritsis A. C., Papanikolaou N. P., Tatakis E. C.: A novel Parallel Active Filter for Current Pulsation Smoothing on single stage grid-connected AC-PV modules, 2007 European Conference on Power Electronics and Applications, Aalborg, 2007, s. 1-10.
• 8. MKP1848C. Metallized Polypropylene Film Capacitor DC-Link Capacitor, dostęp online 21.02.2017, www.vishay.com/docs/26015/mkp1848cdclink.pdf.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).