Fotovoltaik uygulamalar için çok seviyeli eviricide modülasyon tekniklerinin karşılaştırmalı analizi

Abstract

Güç sistemlerinde sağlanması gereken güç kalitesi şartlarının gün geçtikçe günün koşullarına bağlı olarak değişime uğradığı gözlemlenmektedir. Güç kalitesini olumsuz yönde etkileyen etmenlerden ön plana çıkanlar gerilim ve/veya akım harmonik bozunumlardır. Bu harmonikler genel itibariyle doğrusal olmayan ve anahtarlamalı sistemler tarafından üretilmektedir. Dağıtık üretim birimleri, reaktif güç ve gerilim kompanzatörlerinde kullanılan şebeke bağlantılı güç elektroniği çeviricileri, çeşitli harmonik üreten sistemlerden biridir. Güç elektroniği çeviricilerinden olan eviriciler iki seviyeli ve çok seviyeli olarak sınıflandırılabilirler. İki seviyeli eviriciler genellikle şebeke ve küçük ölçekli endüstri uygulamalarında, çok seviyeli eviriciler ise orta ve yüksek güç dönüşümü talebi olan yapılarda kullanılmaktadır. İki seviyeli eviricilerle karşılaştırıldığında çok seviyeli eviriciler, düşük elektromanyetik uyumluluk, yüksek gerilim kapasitesi, düşük anahtarlama kayıpları ve yüksek güç kalitesinde dalga şekilleri gibi birçok üstünlüğe sahiptir. Çok seviyeli bir eviricinin temel hedefi, daha az harmonik bozunum ve yüksek kaliteli çıkış gerilimi dalga formudur. Bir güç elektroniği çevirici sisteminin verimini artırmak, sebep olduğu harmonik bozunumları azaltmak ve standartların gereksinimlerini karşılamak için yapılabilecekler üç kategoride isimlendirilebilir: Topolojik iyileştirilme, yeni modülasyon tekniğini düşünme ve uygun kontrol stratejilerini kullanma. Literatürde temel üç farklı modülasyon tekniği çok seviyeli eviriciler için kullanılmaktadır. Bunlar: Çok seviyeli sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM), uzay vektör darbe genişlik modülasyonu (UV-DGM) ve çok seviyeli seçmeli harmonik elemeli darbe genişlik modülasyonu (SHE-DGM). Bu araştırma çalışmasının amacı çeşitli modülasyon teknikleri ile fotovoltaik uygulamalar için çok seviyeli eviricinin performans analizini gerçekleştirmektir. Bu çalışmada evirici çıkış akım ve gerilim dalga şekilleri, evirici verimi (Normal verim, Avrupa verimi ve Kaliforniya verimi), aktif evirici giriş ve çıkış güçleri ve toplam harmonik bozulma (THB) miktarı gibi performans parametrelerini değerlendirmek için tek fazlı 5-seviyeli Hköprü diyot kenetlemeli (DK) evirici için sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM),üçüncü harmonik eklemeli darbe genişlik modülasyonu (ÜHE-DGM), uzay vektör darbe genişlik modülasyonu (UV-DGM) ve hibrit darbe genişlik modülasyonu (HDGM) teknikleri uygulanmaktadır.