Design and control of single-phase modified multilevel converter for photovoltaic applications
Other Title(s)
التصميم و التحكم في محول متعدد المستويات معدل أحادي الطور للتطبيقات الكهروضوئية
Dissertant
Thesis advisor
University
Birzeit University
Faculty
Faculty of Engineering and Technology
Department
Electrical Engineering
University Country
Palestine (West Bank)
Degree
Master
Degree Date
2021
Arabic Abstract
تقترح هذه الرسالة عاكس مهجن للطاقة الكهربائية متعدد المستويات أحادي الطور ذي الوحدات المركبة، والذي يسمى دارة الخلايا المضافة المركبة(MAC) ، والتي يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من تطبيقات أنظمة الطاقة.
يحتوي التركيب المقترح على عدد أقل من مصادر الطاقة ومفاتيح التبديل الفعالة وغير الفعالة لكل مستوى فيما يتعلق بالعديد من المكونات الموجودة كما أن لديه القابلية لرفع عدد المستويات من خلال التطوير الهيكلي وتضخيم اشارة الجهد بنسب مختلفة.
هنا طبق العاكس من نظام تيار ثابت الى تيار متردد، يتم تقديم مقارنة بين MAC وعدة عواكس اخرى تقليدية وحديثة لتوضيح ميزاتها التنافسية.
يتكون MAC من ثلاث وحدات رئيسية الأولى ألفا (a) المسؤولة عن توليد مستويات الجهد الإيجابي المطلوبة لنصف الدورة الموجبة كنموذج أساسي، الثانية بيتا (B) وهي خلية مضافة تحدد إجمالي عدد مستويات الجهد الناتج في حالة النموذج الموسع من MAC ولها ثلاثة تصاميم، والوحدة الأخيرة جاما (1) التي تعكس الجهد لتوليد مستويات نصف الدورة السلبي.
يستخدم تطبيق عاكس مختلف النماذج لـ MAC متعدد المستويات المتوسط لتوضيح حالات التشغيل، ومفاتيح التبديل الفعالة، ومسارات الإشارة لكل مستوى تبديل أخيرًا، يتم التحقق من صحة عمل تصميم عدة نماذج مشتقة من MAC عن طريق محاكاة عاكس MAC لعدة مستويات مختلفة، مع نوعين من الربط الكهربائي : الأول منفرد بنظام تحكم مبني على تقنية عرض النبضة الجيبية بعدة مصادر(SPWM)، وبنموذج التحكم التنبؤي ذو اوضاع التحكم المحدد باستخدام مصدر واحد (FCS-MPC) وهذا النموذج يطبق ايضا في النوع الثاني عند الربط بالشبكة الكهربائية باستخدام مصدر واحد، بالاضافة الى دراسة شكل اشارات الجهد والتيار ونسبة التشوه في كل حالة بناء على عدد من المعايير منها عدد المستويات، عدد المكونات في كل نموذج مشتق من العاكس، تضخيم الجهد، ...
الخ.
تم في هذه الرسالة تقديم التصميم النظري للعاكس، تحليل النموذج الرياضي لهذه الدارة، وعبر برنامج الحاسوب MATLAB / SIMULINK تم عرض نتائج المحاكاة الهندسية لهذه الدارة ومشتقاتها.
بناء على هذه النتائج حقق العاكس بتوليد اكبر عدد من المستويات عند اقل عدد من المفاتيح والمصادر الكهربائية بالمقارنة بالعواكس الاخرى.
English Abstract
This thesis proposes a single-phase hybrid modular multilevel power-converter topology, called Modular Added Cell (MAC), which can be used in a variety of power energy applications.
The proposed topology has a reduced number of sources and active switches per level with respect to several existing ones.
It also has voltage boosting and structural-scalability.
Here, MAC is applied for inverter (DC to ac system).
A comparison of MAC to several other topologies is introduced to illustrate its competitive features.
The MAC topology is composed of three main modules: the first, α, generates the required positive-cycle voltage levels, the second, β with three different types, reverses the voltage to generate the negative-cycle levels.
The last module, γ, is a modular added cell that defines the total number of output voltage levels.
The analysis of averaged multi-level MAC converter then used to illustrate the operation states, active switches, and signal paths for each switching level.
Finally, the MAC topology operation is validated by the simulation of different forms of MAC inverter in two connections; the first one is standalone connection with two different control methods based on: Sinusoidal Pulse Width modulation (SPWM) for multiple DC-Source configuration and Finite Control Set -Model Predictive Control (FCS-MPC) for single DC-Source.
The second is Grid-connected which is also applied using previous FCS-MPC in single DCsource configuration.
several parameters were studied such as: number of voltage levels, components count, voltage gain, …etc.
The theoretical design and analysis, mathematical model of MAC, and simulation results are presented by MATLAB/SIMULINK.
The proposed MAC topology has reduced switches and sources count with big number of voltage levels verses other topologies.
Main Subjects
No. of Pages
163
Table of Contents
Abstract.
Abstract in Arabic.
Chapter One : Introduction.
Chapter Two : Literature review.
Chapter Three : The proposed modular added cell topology (MAC).
Chapter Four : MAC : principles of operation and features.
Chapter Five : Mac design and control systems.
Chapter Six : Simulation results.
Chapter Seven : Discussion and conclusion.
References.
Table of contents.
American Psychological Association (APA)
Thahir, Majdi. (2021). Design and control of single-phase modified multilevel converter for photovoltaic applications. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Birzeit University, Palestine (West Bank)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1429172
Modern Language Association (MLA)
Thahir, Majdi. Design and control of single-phase modified multilevel converter for photovoltaic applications. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Birzeit University. (2021).
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1429172
American Medical Association (AMA)
Thahir, Majdi. (2021). Design and control of single-phase modified multilevel converter for photovoltaic applications. (Master's theses Theses and Dissertations Master). Birzeit University, Palestine (West Bank)
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1429172
Language
English
Data Type
Arab Theses
Record ID
BIM-1429172
