شماره ركورد
26139
شماره راهنما
ELE2 530
عنوان
كاهش تزريق جريان مستقيم در اينورترهاي فتوولتاييك متصل به شبكه بدون ترانسفورمر
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق - الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/10/29
صفحه شمار
128 ص .
استاد راهنما
مهدي نيرومند
استاد مشاور
سيدمحمد مدني , محسن پاك نژاد
كليدواژه فارسي
اينورتر تكفاز متصل به شبكه , آفست DC جريان , جبران آفست DC , كنترلكننده تناسبي–رزونانسي چندگانه (MR-PR) , هارمونيكهاي مرتبه پايين , كاهش اعوجاج كل هارمونيكي (THD) , سيستم فتوولتاييك بدون ترانسفورمر
چكيده فارسي
اينورترهاي تكفاز فتوولتاييك بدون ترانسفورمر متصل به شبكه به دليل راندمان بالا، وزن كم و هزينه پايين، كاربرد گستردهاي در سيستمهاي توليد پراكنده پيدا كردهاند. بااينحال، يكي از چالشهاي مهم اين ساختارها، تزريق ناخواسته مؤلفه DC به شبكه و افزايش اعوجاجهاي هارمونيكي جريان است. وجود خطاي آفست DC در مسير اندازهگيري جريان، حتي در مقادير بسيار كوچك، ميتواند منجر به ايجاد مؤلفه DC در جريان شبكه، توليد هارمونيك دوم و افزايش اعوجاج كل هارمونيكي (THD) شود و در نتيجه الزامات استانداردهاي اتصال به شبكه را نقض كند.
در اين پاياننامه، ابتدا اثر خطاي آفست DC بر جريان شبكه و ولتاژ لينك DC بهصورت تحليلي بررسي شده و نشاندادهشده است كه اين خطا منجر به ايجاد مؤلفه DC و هارمونيك دوم در جريان تزريقي ميشود. سپس الگوريتم جبران آفست DC ارائهشده در مقاله مرجع، مبتني بر استخراج غيرمستقيم آفست از طريق مؤلفه دوم هارمونيك، در يك اينورتر تكفاز فتوولتاييك 1 كيلووات بدون ترانسفورمر با فيلتر LC و پارامترهاي عمليتر شبيهسازي شد. نتايج شبيهسازي نشان داد كه در حالت بدون جبران، مقدار مؤلفه DC جريان برابر با 0.231 آمپر و مقدار THD جريان شبكه حدود 8.49٪ است. با فعالسازي الگوريتم جبران آفست DC ، مؤلفه DC جريان به 0.053 آمپر و هارمونيك دوم به طور قابلتوجهي كاهش يافت، اما به دليل باقيماندن هارمونيكهاي مرتبه پايين، بهويژه سوم و پنجم، مقدار THD همچنان در حدود 7.80٪ باقي ماند.
براي رفع اين محدوديت، در اين پژوهش يك ساختار كنترلي تركيبي شامل الگوريتم جبران آفست DC بهبوديافته و كنترلكننده چندرزونانسي چندگانه MR-PR پيشنهاد شده است. كنترلكننده MR-PR با افزودن شاخههاي رزونانسي تنظيمشده در فركانسهاي سوم و پنجم، امكان كاهش هدفمند هارمونيكهاي غالب جريان را فراهم ميكند. نتايج شبيهسازي در محيط MATLAB/Simulink نشان ميدهد كه با استفاده از ساختار پيشنهادي، هارمونيكهاي سوم و پنجم به طور مؤثر كاهشيافته و مقدار THD جريان شبكه به 0.29٪ كاهش مييابد. همچنين مؤلفه DC جريان در اين حالت به مقدار ناچيز 1 ميلي آمپر نزديك ميشود.
نتايج اين پاياننامه نشان ميدهد كه حذف مؤثر و پايدار آفست DC در اينورترهاي تكفاز متصل به شبكه، نيازمند يك رويكرد كنترلي يكپارچه است كه علاوه بر جبران آفست DC ، كنترل هارمونيكهاي مرتبه پايين را نيز در نظر بگيرد. ساختار پيشنهادي MR-PR همراه با الگوريتم جبران آفست DC ، راهكاري كارآمد و قابلاعتماد براي بهبود كيفيت توان در اينورترهاي فتوولتاييك بدون ترانسفورمر ارائه ميدهد.
كليدواژه لاتين
Single-phase grid-connected inverter , DC current offset , DC offset compensation , Low-order harmonics , Total harmonic distortion (THD) reduction , Transformerless photovoltaic system
عنوان لاتين
Reduction of DC Current Injection in Transformerless Grid-Connected Photovoltaic Inverters
گروه آموزشي
مهندسي برق
چكيده لاتين
Single-phase transformerless grid-connected photovoltaic inverters have been widely employed in distributed generation systems due to their high efficiency, reduced weight, and lower cost. However, one of the main challenges associated with these structures is the unintentional injection of DC components into the grid and the resulting increase in current harmonic distortion. Even a very small DC offset error in the current measurement path can lead to the appearance of a DC component in the grid current, generation of the second-order harmonic, and an increase in total harmonic distortion (THD), thereby violating grid interconnection standards.
In this thesis, the effects of DC offset error on the grid current and DC-link voltage are first analyzed theoretically, demonstrating that this error leads to the emergence of a DC component and a second-order harmonic in the injected current. Subsequently, the DC offset compensation algorithm proposed in the reference paper, which is based on indirect extraction of the offset through the second harmonic component, is implemented and simulated on a 1-kW single-phase transformerless photovoltaic inverter with an LC filter and more realistic system parameters. Simulation results show that, in the uncompensated case, the DC component of the grid current is approximately 0.231 A and the current THD is about 8.49%. After activating the DC offset compensation algorithm, the DC component is reduced to 0.053 A and the second harmonic is significantly suppressed; however, due to the remaining low-order harmonics, particularly the third and fifth harmonics, the THD remains relatively high at around 7.80%.
To overcome this limitation, a combined control structure consisting of an improved DC offset compensation algorithm and a multi-resonant proportional–resonant (MR-PR) controller is proposed in this research. By incorporating resonant branches tuned to the third and fifth harmonic frequencies, the MR-PR controller enables targeted suppression of the dominant low-order harmonics. Simulation results obtained in MATLAB/Simulink indicate that, with the proposed structure, the third and fifth harmonics are effectively reduced, the grid current THD is decreased to 0.29%, and the DC component of the current is reduced to a negligible value of approximately 0.001 A.
The results of this thesis demonstrate that effective and stable elimination of DC offset in single-phase grid-connected inverters requires an integrated control approach that simultaneously addresses DC offset compensation and low-order harmonic control. The proposed MR-PR controller combined with the DC offset compensation algorithm provides an efficient and reliable solution for improving power quality in transformerless photovoltaic inverters.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
167974
نويسنده