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

Abstract

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.

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.