بهبود تحمل‌پذیری خطای اتصال کوتاه و مدار باز در اینورتر چندسطحی آبشاری با استفاده از راهکار ترکیبی سخت‌افزاری و استراتژی سوئیچینگ

چکیده

مبدل‌های چندسطحی به دلیل کیفیت مناسب ولتاژ خروجی، اعوجاج هارمونیکی کمتر و قابلیت کاربرد در سطوح توان متوسط و بالا، در سال‌های اخیر در سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر، درایوهای صنعتی و شبکه‌های الکتریکی مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، افزایش تعداد ادوات نیمه‌هادی و اجزای جانبی، احتمال وقوع خطا و کاهش قابلیت اطمینان را افزایش می‌دهد. در میان توپولوژی‌های مختلف، اینورتر چندسطحی آبشاری پل H به دلیل ساختار ماژولار، توسعه‌پذیری و امکان استفاده از منابع DC مجزا، گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای فتوولتائیک و درایوهای توان بالا محسوب می‌شود. هدف این پژوهش ارائه راهکاری برای بهبود بهره‌برداری تحمل‌پذیر خطا در یک اینورتر آبشاری سه‌فاز پنج‌سطحی است. در روش پیشنهادی، اصلاح پیکربندی سخت‌افزاری و راهبرد سوئیچینگ/کنترل به‌صورت مکمل به کار گرفته شده‌اند تا اثر خطاهای مدار باز و اتصال کوتاه در سلول‌ها و پل‌های مبدل کاهش یابد. عملکرد سامانه در شش سناریوی شبیه‌سازی در محیط MATLAB/Simulink بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که در شرایط وقوع خطا، استفاده از مدولاسیون بردار فضایی و سازوکار جبرانی مبتنی بر مدار دوبرابرکننده ولتاژ می‌تواند ضمن کاهش افت کیفیت خروجی، جریان سه‌فاز متعادل‌تری را به بار تحویل دهد. در سناریوی خطای مدار باز همراه با روش پیشنهادی، مقادیر THD گزارش‌شده برای جریان و ولتاژ خروجی به‌ترتیب حدود 11/38 و 11/89 درصد بوده است. بنابراین، راهکار ترکیبی ارائه‌شده قابلیت افزایش تداوم سرویس و بهبود کیفیت توان پس از وقوع خطا را دارد.