AUTHOR(S): Jose Araque Gallardo, Jorge Luis Diaz, Aldo Pardo
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TITLE Design and Evaluation of a Single-Phase Modular Multilevel Inverter |
ABSTRACT This work shows the design and implementation of a cascaded single-phase modular multi-level inverter with asymmetric topology. The output of the inverter can be adjusted to 7, 15 and 31 voltage levels using a step modulation. The selective harmonic elimination (SHE) technique is used to determine the switching angles of the mosfet. The results were simulated in MATLAB and verified by the implementation of the inverter, evaluating its performance using the total harmonic distortion (THD). |
KEYWORDS Multilevel inverter, SHE, step modulation, THD, MATLAB |
REFERENCES [1] G. Cáceres Castellanos. La importancia de publicar los resultados de Investigación, Revista Facultad de Ingenierías, UPTC, Tunja, Vol. 23, N. 37, 2014. [2] T. Skvarenina. “The Power Electronics Handbook”. Florida: Ed. CRC Press, 2002, pp. 283. [3] R.H. Baker and L.H. Bennister. “Electric power inverter”. U.S. Patent 3 867 643, febrero, 1975. [4] R. H. Baker. “High-Voltage Inverter Circuit.” U.S. Patent 0 420 3 151, Mayo, 1980. [5] J.P. Lavieville, et al. “Electronic circuit for converting electrical energy and power supply installation making use thereof”. U.S. Patent 5668711, Septiembre, 1997. [6] T. Meynard, et al. “Electronic circuit for converting electrical energy”. U.S. Patent 5 706 188, Enero, 1998. [7] J. Rodriguez, et al. “Multilevel inverters: A survey of topologies, controls and aplications”. IEEE Transactions On Industrial Electronics, Vol. 49, No. 4, pp 724-738, Agosto, 2002. [8] F.Z. Peng and J.S. Lai. “Multilevel cascade voltage-source inverter with separate DC sources”. U.S. Patent 5 642 275, Junio, 1997. [9] A. Pandey, et al. “A Review of Multilevel Power Inverters”. IE Journal—EL. Mazo, 2006. [10] M. Malinowski and S. Styński. “Simulation of single-phase cascade multilevel PWM inverters”. EUROCON 2007, Varsovia, Septiembre, 2007, pp. 1524-1529. [11] F. Rios. “Diseño y construcción de un inversor trifásico multinivel”. Tesis de maestría, Dpt. de Ingeniería Eléctrica, Universidad Católica de Chile, Santiago de Chile, 2003. [12] J. Negroni. “Análisis y Diseño de Controladores para Inversores Multinivel en Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red”. Tesis Doctoral, Barcelona, 2007. [13] A. Lega. “Multilevel Inverters: Dual Two-Level Inverter Scheme”. Tesis Doctoral, Dpt. de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Bologna, Italia, Marzo de 2007. [14] J. Chavarría. “Diseño e Implementación de un Inversor Multinivel para Sistemas Fotovoltaicos Conectados a Red”. Tesis de Maestría, Dpt. de Ingeniería Electrónica, Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, 2010. [15] J. Díaz. “Diseño y análisis de un inversor de potencia mutinivel para la aplicación en un sistema híbrido de energía”. Trabajo de Harmonic order Magnitude (%) Categoría Profesor Asociado, Universidad de Pamplona, Colombia, 2011. [16] K.S. Krikor, I. Alnaimi and Mohammed, J. “Optimum Design of Single-Phase Cascade Multilevel Inverter Using OHESW Technique”. Eng. & Tech., Vol.26, No.12, pp. 1492-1507. 2008. [17] A. Lesnicar y R. Marquardt. “An Innovative modular multilevel inverter topology suitable for a wide power range”. IEEE Bologna Power Tech Conference, Bologna, Italia, Junio, 2003. [18] H. Liu, L. Tolbert, B. Ozpinec, Z. Du. “Hybrid multilevel invertir with single DC source”. IEEE MWSCAS, Knoxville, USA, Agosto, 2008. [19] N. Tutkun. “A new modulation approach to decrease total harmonic distortion of the SPWM voltage waveform using genetic optimization technique”. Department of Electrical & Electronic Engineering, Faculty of Engineering, Zonguldak Karaelmas University. [20] B. Justus. “Minimization of harmonics in PWM inverters based on Genetic Algorithms”. Journal of Applied Sciences, Vol. 6, 2006. [21] P. Piyarungsan y S. Kaitwanidvilai. “Harmonic Reduction Technique in PWM AC Voltage Controller using Particle Swarm Optimization and Artificial Neural Network”. International MultiConference of engineers and computer scientists, VOL. 2, Marzo, 2010. [22] R. Ray, D. Chatterjee y S. Goswami. “Harmonics elimination in a multilevel invertir using the particle swarm optimization technique”. IET Power electronics, Vol. 2, pp. 646-652, 2009. [23] F. A. Leal González, M. M. Hernandez Cely. Estudio del potencial eólico y solar de Cúcuta, Norte de Santander, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 2, N. 22, 2013, pp. 27-33. [24] J. Sánchez Molina, J. F. Gelves Díaz, R. P. Ramírez. Implementación de un sistema tipo SCADA para mejorar los procesos de secado y cocción de la ladrillera Sigma Ltda., Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 2, N. 20, 2014, pp. 80-85. [25] A. Castro Romero, J. S. González Sanabria, M. Callejas Cuervo. Utilidad y funcionamiento de las bases de datos NoSQL, Revista Facultad de Ingenierías, UPTC, Tunja, Vol. 21, N. 33, 2012. [26] J. L. Díaz Rodríguez, L. D. Pabón Fernández, I. Torres Chávez. Análisis comparativo de la distorsión armónica en inversores de potencia, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 1 N. 19, 2012, pp. 92-99. [27] R. D. Sánchez Dams. Estado del arte del desarrollo de sistemas embebidos desde una perspectiva integrada entre el hardware y software, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 2, N. 22, 2013, pp. 98-105. [28] H. D. Páez-Logreira, R. Zamora-Musa, J. Bohórquez-Pérez. Programación de controladores lógicos (PLC) mediante ladder y Lenguaje de control estructurado (SCL) en MATLAB, Revista Facultad de Ingenierías, UPTC, Tunja, Vol. 24, N. 39, 2015. [29] K. Krikor, K. Alnaimi, J. Mohammed. “Optimum design of single-phase cascade multilevel inverter using OHESW technique”. Eng. & Tech., Vol. 26, No. 12, pp. 1492-1507, 2008. [30] J. A. Araque Gallardo, J. L. Díaz Rodríguez, A. Sallyth Guerrero. Optimización por recocido simulado de un convertidor multinivel monofásico con modulación PWM sinusoidal de múltiple portadora, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 1, N. 27, 2016, pp. 91-97. [31] J. A. Araque Gallardo, J. L. Díaz Rodríguez, Oscar E. Gualdrón Guerrero. Optimización del THD en un convertidor multinivel monofásico usando algoritmos genéticos, Revista Colombiana de Tecnologías de Avanzada, Vol. 1, N. 21, 2013, pp. 60-66. |
Cite this paper Jose Araque Gallardo, Jorge Luis Diaz, Aldo Pardo. (2017) Design and Evaluation of a Single-Phase Modular Multilevel Inverter. International Journal of Circuits and Electronics, 2, 30-36 |
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