The Implementation of Effective Modulation Schemes to Improve the Power and Harmonic Losses in Grid-Tied Solar NPC Inverter

Umair YOUNAS; Hale BAKİR; Ahmet Afsin KULAKSİZ

doi:https://doi.org/10.17100/nevbiltek.559465

Makale detayları

The Implementation of Effective Modulation Schemes to Improve the Power and Harmonic Losses in Grid-Tied Solar NPC Inverter

Yazarlar:

Umair YOUNAS | Hale BAKİR | Ahmet Afsin KULAKSİZ

Yayıncı:

Nevsehir Haci Bektas Veli University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Nevsehir Journal of Science and Technology 2019 Vol.8, pp.125-135

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2019

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000614710

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

2148-4651

pISSN:

2148-466X

DOI:

https://doi.org/10.17100/nevbiltek.559465

Özet:

 


The growing energy demand, rising fossil fuel prices,
and exceeding greenhouse gas emissions require large-scale integration of clean
and renewable energy resources. Solar Photovoltaic (PV) system is the potential
prospective energy resource to overcome the challenges of conventional grid.
Effective power conversion topologies are the prominent need of the PV system
to optimize the power and harmonic contents. Three level neutral point clamped
(NPC) inverter comparatively produces less harmonics and increases the power
delivery compared to the conventional and two-level inverters. Therefore, this
research presents the deployment of three level NPC inverter to optimize the
switching and power losses in grid connected 250 kW solar PV array. Moreover,
power generation, current and voltage characteristics, and fast Fourier
transform analysis is performed in MATLAB / Simulink directory with the help of
Simpowersystem and Simelectronics toolboxes. To optimize the switching and
power losses, sinusoidal PWM and space vector PWM are used to control the duty
cycle of IGBT power switches in the proposed NPC inverter. The grid side 3
phase AC output voltage of the proposed inverter is connected to 15 kV grid
with the help of 3 phase step up transformer. For 3 phase grid-tied system, the
performance evaluation section of the proposed research shows the effectiveness
of space vector PWM over sinusoidal PWM.


.

 


Enerji
talebindeki artış, fosil yakıt fiyatlarının yükselmesi ve sera gazı
emisyonlarının yüksek seviyelere ulaşması, temiz ve yenilenebilir enerji
kaynaklarının büyük ölçekli entegrasyonuna gerek duyulmasını sağlamıştır. Solar
fotovoltaik (FV) sistemler, geleneksel şebekelerde ortaya çıkan zorlukların
aşılması için kullanılabilecek potansiyel enerji kaynaklarındandır. Güç ve
harmonik içeriğinin optimize edilmesi için etkili güç dönüşüm topolojilerinin
kullanımı, FV sistemlerin önemli hale gelen ihtiyaçlarındandır. Üç seviyeli
Nötr Nokta Kenetlemeli (NNK) inverter, geleneksel ve iki seviyeli inverterlerle
karşılaştırıldığında daha az harmonik üretir ve güç miktarını artırır. Bu
amaçla bu çalışmada, şebekeye bağlı 250 kW solar FV sistem için anahtarlama
işlemini ve güç kayıplarını optimize etmek amacıyla üç seviyeli NNK inverter
uygulaması sunulmuştur. Ayrıca, güç üretimi, akım ve gerilim karakteristikleri,
ve hızlı Fourier dönüşümü analizi MATLAB / Simulink ortamında  Simpowersystem ve Simelectronics alt
programları yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Önerilen NNK inverterde,
anahtarlama ve güç kayıplarını optimize etmek için sinüzoidal PWM ve uzay
vektör PWM yöntemleri, IGBT güç anahtarlarının iletim süresini kontrol etmek
amacıyla kullanılmıştır. Önerilen inverterin şebeke tarafındaki 3 fazlı AC
çıkış gerilimi, 3 fazlı gerilim yükseltici transformatör vasıtasıyla 15 kV gerilim
seviyesinde şebekeye bağlanmıştır. 3 fazlı şebekeye bağlı sistem için önerilen
çalışmanın performans değerlendirmesi kısmında uzay vektör PWM yönteminin
sinüzoidal PWM yöntemine göre etkinliği gösterilmiştir. 


.

Makale detayları

The Implementation of Effective Modulation Schemes to Improve the Power and Harmonic Losses in Grid-Tied Solar NPC Inverter

Yazarlar: Umair YOUNAS | Hale BAKİR | Ahmet Afsin KULAKSİZ

Yayıncı: Nevsehir Haci Bektas Veli University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Nevsehir Journal of Science and Technology 2019 Vol.8, pp.125-135

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 10/2019

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000614710

Sıklık: İki Yıllık

eISSN: 2148-4651

pISSN: 2148-466X

DOI: https://doi.org/10.17100/nevbiltek.559465

Sayı

Yazarlar:

Umair YOUNAS | Hale BAKİR | Ahmet Afsin KULAKSİZ

Yayıncı:

Nevsehir Haci Bektas Veli University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Nevsehir Journal of Science and Technology 2019 Vol.8, pp.125-135

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2019

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000614710

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

2148-4651

pISSN:

2148-466X

DOI:

https://doi.org/10.17100/nevbiltek.559465