Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Influence of a Proposed Switching Method on Reliability and Total Harmonic Distortion of the Quasi Z–Source Inverters

Creators

  • 1. North China Institute of Science and Technology
  • 2. Prince Sultan University
  • 3. Bursa Technical University
  • 4. Duy Tan University
  • 5. Siirt University

Description

An Improved Sinusoidal Pulse Width Modulation (ISPWM) technique carried out to obtain pure sine waves for voltage and current signals in Quasi Z-Sourc Inverters (QZSIs) in the load side is given in this study. This switching method can be examined to two and multi-phase approaches simply through the addition of the same controller structure to per phase. This is the main advantage of the proposed converter to obtain higher voltage gains at the output ends of this inverter. The idea is to generate a positive rectified voltage at the output point of the QZSI and positive and negative rectified voltages at the output terminals of the QZSI in two-phase approaches to improve the quality of the output voltage of the F-Bridge Inverter (FBI). These rectified voltages are applied to the Full-Bridge Inverter (FBI) block and pure sine waves to obtain the load current and voltages. 1.34% of the Total Harmonic Distortion (THD) for the output voltage has been reported in the one-phase system while 0.88% of THD has been obtained in the two-phase approach. Besides, the reliability of the QZSI was tested through the Mean Time to Failure (MTTF) analysis with the values of the proposed components. The calculations show a very good result for the long-life of the converter. All experimental and simulations steps have been obtained for the same values of the components to support and confirm the accuracy and correctness of the proposed IMSPW. For the states of single-phase and two-phase converters, a 50 Hz sine-wave with 220 V and 440 V peak to peak amplitude has been acquired. Evaluations of the quality of the voltage and current waveforms related to different active (Resistive, P) and reactive (combination of Resistance and Inductance, QL) loads have been carried out. Experimental results show confirmation for all simulation and mathematical results.

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

Translated Description (Arabic)

تم إجراء تقنية محسنة لتعديل عرض النبضة الجيبية (ISPWM) للحصول على موجات جيبية نقية لإشارات الجهد والتيار في محولات شبه Z - Sourcec (QZSIs) في جانب الحمل في هذه الدراسة. يمكن فحص طريقة التبديل هذه إلى نهجين ومتعدد المراحل ببساطة من خلال إضافة نفس هيكل وحدة التحكم إلى كل مرحلة. هذه هي الميزة الرئيسية للمحول المقترح للحصول على مكاسب جهد أعلى في نهايات الخرج لهذا المحول. والفكرة هي توليد جهد تصحيحي إيجابي عند نقطة خرج QZSI وجهد تصحيحي إيجابي وسالب عند أطراف خرج QZSI في مناهج ذات مرحلتين لتحسين جودة جهد خرج عاكس F - Bridge (FBI). يتم تطبيق هذه الفولتية المصححة على كتلة العاكس الكامل للجسر (FBI) والموجات الجيبية النقية للحصول على تيار الحمل والفولتية. تم الإبلاغ عن 1.34 ٪ من التشوه التوافقي الكلي (THD) لجهد الخرج في نظام أحادي الطور بينما تم الحصول على 0.88 ٪ من THD في النهج ثنائي الطور. إلى جانب ذلك، تم اختبار موثوقية مؤشر QZSI من خلال تحليل متوسط وقت الفشل (MTTF) مع قيم المكونات المقترحة. تُظهر الحسابات نتيجة جيدة جدًا للعمر الطويل للمحول. تم الحصول على جميع الخطوات التجريبية والمحاكاة لنفس قيم المكونات لدعم وتأكيد دقة وصحة IMSPW المقترح. بالنسبة لحالات المحولات أحادية الطور وثنائية الطور، تم الحصول على موجة جيبية 50 هرتز مع 220 فولت و 440 فولت من الذروة إلى الذروة. تم إجراء تقييمات لجودة الجهد والأشكال الموجية الحالية المتعلقة بالأحمال النشطة المختلفة (المقاومة، P) والتفاعلية (مزيج من المقاومة والحث، QL). تظهر النتائج التجريبية تأكيدًا لجميع نتائج المحاكاة والنتائج الرياضية.

Translated Description (French)

Une technique de modulation de largeur d'impulsion sinusoïdale améliorée (ISPWM) réalisée pour obtenir des ondes sinusoïdales pures pour les signaux de tension et de courant dans les onduleurs Quasi Z-Sourc (QZSI) du côté de la charge est donnée dans cette étude. Ce procédé de commutation peut être examiné pour des approches à deux et plusieurs phases simplement par l'ajout de la même structure de contrôleur à chaque phase. C'est le principal avantage du convertisseur proposé pour obtenir des gains de tension plus élevés aux extrémités de sortie de cet onduleur. L'idée est de générer une tension redressée positive au point de sortie du QZSI et des tensions redressées positive et négative aux bornes de sortie du QZSI dans des approches biphasées pour améliorer la qualité de la tension de sortie de l'onduleur à pont en F (FBI). Ces tensions redressées sont appliquées au bloc de l'onduleur à pont complet (FBI) et aux ondes sinusoïdales pures pour obtenir le courant et les tensions de charge. 1,34 % de la distorsion harmonique totale (THD) pour la tension de sortie a été signalée dans le système monophasé tandis que 0,88 % de la THD a été obtenue dans l'approche biphasée. En outre, la fiabilité du QZSI a été testée à travers l'analyse MTTF (Mean Time to Failure) avec les valeurs des composants proposés. Les calculs montrent un très bon résultat pour la longue durée de vie du convertisseur. Toutes les étapes expérimentales et de simulation ont été obtenues pour les mêmes valeurs des composants afin de soutenir et de confirmer l'exactitude et l'exactitude de l'IMSPW proposé. Pour les états des convertisseurs monophasés et diphasés, une onde sinusoïdale de 50 Hz avec une amplitude crête à crête de 220 V et 440 V a été acquise. Des évaluations de la qualité des formes d'onde de tension et de courant liées à différentes charges actives (Résistives, P) et réactives (combinaison de Résistance et d'Inductance, QL) ont été réalisées. Les résultats expérimentaux montrent une confirmation pour tous les résultats de simulation et mathématiques.

Translated Description (Spanish)

En este estudio se da una técnica de Modulación de Ancho de Pulso Sinusoidal Mejorada (ISPWM) llevada a cabo para obtener ondas sinusoidales puras para señales de voltaje y corriente en Inversores Cuasi Z-Sourc (QZSI) en el lado de carga. Este método de conmutación se puede examinar a enfoques de dos y múltiples fases simplemente mediante la adición de la misma estructura de controlador por fase. Esta es la principal ventaja del convertidor propuesto para obtener mayores ganancias de tensión en los extremos de salida de este inversor. La idea es generar un voltaje rectificado positivo en el punto de salida del QZSI y voltajes rectificados positivos y negativos en los terminales de salida del QZSI en enfoques bifásicos para mejorar la calidad del voltaje de salida del F-Bridge Inverter (FBI). Estos voltajes rectificados se aplican al bloque inversor de puente completo (FBI) y a las ondas sinusoidales puras para obtener la corriente de carga y los voltajes. El 1,34% de la distorsión armónica total (ThD) para el voltaje de salida se ha informado en el sistema monofásico, mientras que el 0,88% de ThD se ha obtenido en el enfoque bifásico. Además, la fiabilidad del QZSI se probó a través del análisis del tiempo medio hasta el fallo (MTTF) con los valores de los componentes propuestos. Los cálculos muestran un muy buen resultado para la larga vida útil del convertidor. Todos los pasos experimentales y de simulación se han obtenido para los mismos valores de los componentes para respaldar y confirmar la precisión y corrección del IMSPW propuesto. Para los estados de convertidores monofásicos y bifásicos, se ha adquirido una onda sinusoidal de 50 Hz con 220 V y 440 V de amplitud pico a pico. Se han realizado evaluaciones de la calidad de las formas de onda de tensión y corriente relacionadas con diferentes cargas activas (Resistivas, P) y reactivas (combinación de Resistencia e Inductancia, QL). Los resultados experimentales muestran la confirmación de todos los resultados matemáticos y de simulación.

Files

08998257.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
md5:81c082c777897ed810561361ec5a56d7
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير طريقة التحويل المقترحة على الموثوقية والتشويه التوافقي الكلي للمحولات شبه المصدرية
Translated title (French)
Influence d'une méthode de commutation proposée sur la fiabilité et la distorsion harmonique totale des onduleurs quasi-Source Z
Translated title (Spanish)
Influencia de un método de conmutación propuesto en la confiabilidad y la distorsión armónica total de los inversores de fuente cuasi Z

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3006460485
DOI
10.1109/access.2020.2973797

Is supplement to
https://openalex.org/W4390188066 (Other)
https://openalex.org/W4313642538 (Other)
https://openalex.org/W4282559249 (Other)
https://openalex.org/W3204501655 (Other)
https://openalex.org/W3163566819 (Other)
https://openalex.org/W3132184505 (Other)
https://openalex.org/W2969104787 (Other)
https://openalex.org/W2533698851 (Other)
https://openalex.org/W2389665571 (Other)
https://openalex.org/W2344918511 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1989090624
  • https://openalex.org/W1992783530
  • https://openalex.org/W2005471937
  • https://openalex.org/W2085489628
  • https://openalex.org/W2107531426
  • https://openalex.org/W2170752478
  • https://openalex.org/W2170970938
  • https://openalex.org/W2204380015
  • https://openalex.org/W2422080808
  • https://openalex.org/W2494023271
  • https://openalex.org/W2544602024
  • https://openalex.org/W2561092475
  • https://openalex.org/W2566471663
  • https://openalex.org/W2607961021
  • https://openalex.org/W2750344121
  • https://openalex.org/W2769757409
  • https://openalex.org/W2770017147
  • https://openalex.org/W2775860667
  • https://openalex.org/W2781066756
  • https://openalex.org/W2784264706
  • https://openalex.org/W2798729184
  • https://openalex.org/W2811360210
  • https://openalex.org/W2883481081
  • https://openalex.org/W2954365271
  • https://openalex.org/W2959623765
  • https://openalex.org/W2966328877
  • https://openalex.org/W2968189932
  • https://openalex.org/W2979793128
  • https://openalex.org/W2995205298
  • https://openalex.org/W4210930979