Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

A Three-Phase Constant Common-Mode Voltage Inverter With Triple Voltage Boost for Transformerless Photovoltaic System

Creators

  • 1. ORCID
  • 2. Chonnam National University
  • 3. Wayne State University
  • 4. Duy Tan University

Description

This paper introduces a new three-phase two-level inverter based on the switched-capacitor voltage multiplier. By adding a voltage multiplier network at the DC side of the traditional three-phase inverter topology, the DC-link voltage of the introduced inverter is stepped up to triple of the input voltage. Compared to the existing solutions, the common-mode voltage of the introduced topology is kept constant. Moreover, the voltage stress across additional semiconductor components is the same as one-third of DC-link voltage. Operating principles, mathematical analysis, circuit analysis, and pulse-width modulation (PWM) method based on the Boolean logic function for introduced inverter are presented. A comparison of the introduced inverter with other inverter topologies is also reported. The simulation results are shown to verify the introduced three-phase triple voltage boost inverter. Besides that, a laboratory-built prototype is developed based on a DSP F280049C microcontroller and the corresponding experimental tests are provided to prove the introduced inverter.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقدم هذه الورقة عاكسًا جديدًا ثلاثي الطور ثنائي المستوى يعتمد على مضاعف جهد المكثف المحول. من خلال إضافة شبكة مضاعف الجهد على جانب التيار المستمر من طوبولوجيا العاكس التقليدية ثلاثية الطور، يتم تصعيد جهد وصلة التيار المستمر للمحول الذي تم إدخاله إلى ثلاثة أضعاف جهد الدخل. مقارنة بالحلول الحالية، يتم الحفاظ على جهد الوضع المشترك للطوبولوجيا المقدمة ثابتًا. علاوة على ذلك، فإن إجهاد الجهد عبر مكونات أشباه الموصلات الإضافية هو نفس ثلث جهد وصلة التيار المستمر. يتم تقديم مبادئ التشغيل والتحليل الرياضي وتحليل الدائرة وطريقة تعديل عرض النبضة (PWM) بناءً على الدالة المنطقية المنطقية للمحول الذي تم إدخاله. كما تم الإبلاغ عن مقارنة المحول الذي تم إدخاله مع طوبولوجيا المحول الأخرى. يتم عرض نتائج المحاكاة للتحقق من محول تعزيز الجهد الثلاثي ثلاثي الطور الذي تم إدخاله. إلى جانب ذلك، تم تطوير نموذج أولي تم إنشاؤه في المختبر بناءً على متحكم دقيق DSP F280049C ويتم توفير الاختبارات التجريبية المقابلة لإثبات المحول الذي تم إدخاله.

Translated Description (French)

Cet article présente un nouvel onduleur triphasé à deux niveaux basé sur le multiplicateur de tension à capacités commutées. En ajoutant un réseau multiplicateur de tension du côté CC de la topologie traditionnelle d'onduleur triphasé, la tension de liaison CC de l'onduleur introduit est augmentée jusqu'au triple de la tension d'entrée. Par rapport aux solutions existantes, la tension de mode commun de la topologie introduite est maintenue constante. De plus, la contrainte de tension à travers les composants semi-conducteurs supplémentaires est la même qu'un tiers de la tension de liaison CC. Les principes de fonctionnement, l'analyse mathématique, l'analyse de circuit et la méthode de modulation de largeur d'impulsion (PWM) basée sur la fonction logique booléenne pour l'onduleur introduit sont présentés. Une comparaison de l'onduleur introduit avec d'autres topologies d'onduleurs est également rapportée. Les résultats de la simulation sont présentés pour vérifier l'onduleur élévateur de tension triphasé triphasé introduit. En outre, un prototype construit en laboratoire est développé sur la base d'un microcontrôleur DSP F280049C et les tests expérimentaux correspondants sont fournis pour prouver l'onduleur introduit.

Translated Description (Spanish)

Este documento presenta un nuevo inversor trifásico de dos niveles basado en el multiplicador de voltaje del condensador conmutado. Al agregar una red multiplicadora de voltaje en el lado de CC de la topología tradicional del inversor trifásico, el voltaje del enlace de CC del inversor introducido se incrementa hasta el triple del voltaje de entrada. En comparación con las soluciones existentes, la tensión en modo común de la topología introducida se mantiene constante. Además, el estrés de voltaje a través de componentes semiconductores adicionales es el mismo que un tercio del voltaje del enlace de CC. Se presentan los principios operativos, el análisis matemático, el análisis de circuitos y el método de modulación por ancho de pulso (PWM) basado en la función lógica booleana para el inversor introducido. También se informa una comparación del inversor introducido con otras topologías de inversor. Los resultados de la simulación se muestran para verificar el inversor de refuerzo de voltaje triple trifásico introducido. Además, se desarrolla un prototipo construido en laboratorio basado en un microcontrolador DSP F280049C y se proporcionan las pruebas experimentales correspondientes para probar el inversor introducido.

Files

09193908.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5c1de9332a7bc51ae048b3e4613aad38
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عاكس جهد ثابت ثلاثي الطور مع تعزيز الجهد الثلاثي للنظام الكهروضوئي بدون محول
Translated title (French)
Un onduleur de tension triphasé à mode commun constant avec triple tension pour système photovoltaïque sans transformateur
Translated title (Spanish)
Un inversor de voltaje trifásico constante de modo común con aumento de voltaje triple para un sistema fotovoltaico sin transformador

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3085710483
DOI
10.1109/access.2020.3023172

Is supplement to
https://openalex.org/W4387162909 (Other)
https://openalex.org/W4386470588 (Other)
https://openalex.org/W3037234587 (Other)
https://openalex.org/W2972958154 (Other)
https://openalex.org/W2969697601 (Other)
https://openalex.org/W2765928402 (Other)
https://openalex.org/W2290466510 (Other)
https://openalex.org/W2169791537 (Other)
https://openalex.org/W2018400075 (Other)
https://openalex.org/W1966542596 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1974550938
  • https://openalex.org/W2001356449
  • https://openalex.org/W2012831547
  • https://openalex.org/W2018146659
  • https://openalex.org/W2044025490
  • https://openalex.org/W2062208855
  • https://openalex.org/W2072684744
  • https://openalex.org/W2080401934
  • https://openalex.org/W2088826746
  • https://openalex.org/W2101310724
  • https://openalex.org/W2110682333
  • https://openalex.org/W2123356838
  • https://openalex.org/W2131855287
  • https://openalex.org/W2135360943
  • https://openalex.org/W2140830130
  • https://openalex.org/W2163717586
  • https://openalex.org/W2437725033
  • https://openalex.org/W2491172893
  • https://openalex.org/W2546707523
  • https://openalex.org/W2593344078
  • https://openalex.org/W2746673374
  • https://openalex.org/W2760221172
  • https://openalex.org/W2808971182
  • https://openalex.org/W2903773543
  • https://openalex.org/W2964013930
  • https://openalex.org/W2966303727
  • https://openalex.org/W3022883427
  • https://openalex.org/W3137416603
  • https://openalex.org/W4248975981