Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches

Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches

Introduction. In recent years, a growing variety of technical applications have necessitated the employment of more powerful equipment. Power electronics and megawatt power levels are required in far too many medium voltage motor drives and utility applications. It is challenging to incorporate a me...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2022
Hauptverfasser: Parimalasundar, E., Kumar, N. M. G., Geetha, P., Suresh, K.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022
Schlagworte:
fast Fourier transform
multilevel inverter
photovoltaic
pulse width modulation techniques
total harmonic distortion
Online Zugang:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254860
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Institution

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-254860
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2022-11-06T16:08:03Z
collection OJS
language English
topic fast Fourier transform
multilevel inverter
photovoltaic
pulse width modulation techniques
total harmonic distortion
spellingShingle fast Fourier transform
multilevel inverter
photovoltaic
pulse width modulation techniques
total harmonic distortion
Parimalasundar, E.
Kumar, N. M. G.
Geetha, P.
Suresh, K.
Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
topic_facet fast Fourier transform
multilevel inverter
photovoltaic
pulse width modulation techniques
total harmonic distortion
швидке перетворення Фур’є
багаторівневий інвертор
фотовольтаїка
широтно-імпульсна модуляція
повні гармонічні спотворення
format Article
author Parimalasundar, E.
Kumar, N. M. G.
Geetha, P.
Suresh, K.
author_facet Parimalasundar, E.
Kumar, N. M. G.
Geetha, P.
Suresh, K.
author_sort Parimalasundar, E.
title Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_short Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_full Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_fullStr Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_full_unstemmed Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_sort performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
title_alt Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches
description Introduction. In recent years, a growing variety of technical applications have necessitated the employment of more powerful equipment. Power electronics and megawatt power levels are required in far too many medium voltage motor drives and utility applications. It is challenging to incorporate a medium voltage grid with only one power semiconductor that has been extensively modified. As a result, in high power and medium voltage settings, multiple power converter structure has been offered as a solution. A multilevel converter has high power ratings while also allowing for the utilization of renewable energy sources. Renewable energy sources such as photovoltaic, wind, and fuel cells may be readily connected to a multilevel inverter topology for enhanced outcomes. The novelty of the proposed work consists of a novel modular inverter structure for solar applications that uses fewer switches. Purpose. The proposed architecture is to decrease the number of switches and Total Harmonic Distortions. There is no need for passive filters, and the proposed design enhances power quality by creating distortion-free sinusoidal output voltage as the level count grows while also lowering power losses. Methods. The proposed topology is implemented with MATLAB / Simulink, using gating pulses and various pulse width modulation methodologies. Moreover, the proposed model also has been validated and compared to the hardware system. Results. Total harmonic distortion, number of power switches, output voltage and number of DC sources are compared with conventional topologies. Practical value. The proposed topology has been very supportive for implementing photovoltaic based multilevel inverter, which is connected to large demand in grid.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2022
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254860
work_keys_str_mv AT parimalasundare performanceinvestigationofmodularmultilevelinvertertopologiesforphotovoltaicapplicationswithminimalswitches
AT kumarnmg performanceinvestigationofmodularmultilevelinvertertopologiesforphotovoltaicapplicationswithminimalswitches
AT geethap performanceinvestigationofmodularmultilevelinvertertopologiesforphotovoltaicapplicationswithminimalswitches
AT sureshk performanceinvestigationofmodularmultilevelinvertertopologiesforphotovoltaicapplicationswithminimalswitches
first_indexed 2025-07-17T11:49:01Z
last_indexed 2025-07-17T11:49:01Z
_version_ 1850412038176636928
spelling eiekhpieduua-article-2548602022-11-06T16:08:03Z Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches Performance investigation of modular multilevel inverter topologies for photovoltaic applications with minimal switches Parimalasundar, E. Kumar, N. M. G. Geetha, P. Suresh, K. fast Fourier transform multilevel inverter photovoltaic pulse width modulation techniques total harmonic distortion швидке перетворення Фур’є багаторівневий інвертор фотовольтаїка широтно-імпульсна модуляція повні гармонічні спотворення Introduction. In recent years, a growing variety of technical applications have necessitated the employment of more powerful equipment. Power electronics and megawatt power levels are required in far too many medium voltage motor drives and utility applications. It is challenging to incorporate a medium voltage grid with only one power semiconductor that has been extensively modified. As a result, in high power and medium voltage settings, multiple power converter structure has been offered as a solution. A multilevel converter has high power ratings while also allowing for the utilization of renewable energy sources. Renewable energy sources such as photovoltaic, wind, and fuel cells may be readily connected to a multilevel inverter topology for enhanced outcomes. The novelty of the proposed work consists of a novel modular inverter structure for solar applications that uses fewer switches. Purpose. The proposed architecture is to decrease the number of switches and Total Harmonic Distortions. There is no need for passive filters, and the proposed design enhances power quality by creating distortion-free sinusoidal output voltage as the level count grows while also lowering power losses. Methods. The proposed topology is implemented with MATLAB / Simulink, using gating pulses and various pulse width modulation methodologies. Moreover, the proposed model also has been validated and compared to the hardware system. Results. Total harmonic distortion, number of power switches, output voltage and number of DC sources are compared with conventional topologies. Practical value. The proposed topology has been very supportive for implementing photovoltaic based multilevel inverter, which is connected to large demand in grid. Вступ. В останні роки зростаюча різноманітність технічних застосувань вимагає використання потужнішого обладнання. Силова електроніка і мегаватні рівні потужності потрібні в багатьох приводах двигунів середньої напруги і комунальних застосуваннях. Складно увімкнути мережу середньої напруги лише з одним сильно модифікованим напівпровідниковим приладом. В результаті, для установок високої потужності та середньої напруги як рішення було запропоновано структуру з кількома силовими перетворювачами. Багаторівневий перетворювач має високу номінальну потужність, а також дозволяє використовувати відновлювані джерела енергії. Відновлювані джерела енергії, такі як фотоелектричні, вітряні та паливні елементи можуть бути легко підключені до топології багаторівневого інвертора для покращення результатів. Новизна роботи полягає у новій модульній структурі інвертора для сонячних батарей, у якій використовується менше перемикачів. Мета. Пропонована архітектура призначена для зменшення кількості перемикачів та загальних гармонійних спотворень. Немає необхідності в пасивних фільтрах, а пропонована конструкція покращує якість електроенергії, створюючи синусоїдальну вихідну напругу без спотворень зі зростанням кількості рівнів, а також знижуючи втрати потужності. Методи. Пропонована топологія реалізована за допомогою MATLAB/Simulink з використанням стробуючих імпульсів та різних методологій широтно-імпульсної модуляції. Крім того, запропонована модель також була перевірена та порівняна з апаратною системою. Результати. Загальне гармонійне спотворення, кількість силових ключів, вихідна напруга та кількість джерел постійного струму порівнюються із звичайними топологіями. Практична цінність. Запропонована топологія дуже сприятлива для реалізації багаторівневого інвертора на основі фотоелектричних елементів, який пов'язаний із великим попитом у мережі. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022-11-07 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254860 10.20998/2074-272X.2022.6.05 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2022); 28-34 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2022); 28-34 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2022); 28-34 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/254860/262328 Copyright (c) 2022 E. Parimalasundar, N. M. G. Kumar, P. Geetha, K. Suresh http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Ähnliche Einträge