طراحي يك مبدل واسط چندسطحي خازن‌ شناور براي ريزشبكه‌هاي هيبريد فشار متوسط

Designing of a FCM Multilevel Interlinking Converter for Medium Voltage Hybrid Microgrids

در اين مقاله، يك مبدل واسط بهبود يافته مبتني بر مبدل چند سطحي مالتي‌سل خازن‌هاي شناور به منظور اتصال زيرشبكه‌هاي ac و dc يك ريزشبكه هيبريد فشار متوسط، پيشنهاد شده است. از جمله مهم‌ترين مزاياي مبدل واسط پيشنهادي در مقايسه با مبدل‌هاي مرسوم مي‌توان به افزايش در تعداد سطوح ولتاژ خروجي به‌همراه كاهش اندازه فيلتر، افزايش در تعداد حالت‌هاي دست‌يابي به سطوح ولتاژ مورد نظر،كاهش سطح ولتاژ و توان تجهيزات و خودتنظيمي طبيعي ولتاژ لينك dc و خازن‌هاي شناور اشاره نمود. مبدل چند سطحي پيشنهادي مي‌تواند محدوديت‌هاي تبادل توان بين زيرشبكه‌هاي ac و dc را حداقل نمايد. در اين صورت پيچيدگي‌هاي كنترلي سيستم هيبريد به‌صورت قابل‌توجهي كاهش خواهد يافت. مبدل واسط براساس جهت تبادل توان هر دو نقش اينورتري و يكسوكنندگي را در سيستم هيبريد ايفا مي‌نمايد و مي‌تواند كيفيت توان سيستم را به‌ويژه در حالت جزيره‌اي بهبود بخشد. هم‌چنين قابليت جالب توجه مبدل واسط در تثبيت ولتاژ لينك و باس dc زيرشبكه dc در عين حفظ كيفيت شكل‌موج‌هاي خروجي در بخش ac، از جمله ويژگي‌هاي جالب توجه ساختار پيشنهادي مي‌باشد. براي دست‌يابي به مزاياي اشاره‌شده يك سيستم كنترلي بهبوديافته نيز براي مبدل واسط پيشنهاد شده است. ساختار پيشنهادي در نرم‌افزار PSCAD/EMTDC شبيه‌سازي شده و نتايج شبيه‌سازي جهت تأييد عملكرد و مزاياي ساختار پيشنهادي ارائه شده است.

This paper presents an improved Flying Capacitor based multilevel converter to link ac and dc subgrids of a hybrid Medium Voltage )MV( microgrid. Increase in the number of output voltage levels with lower size of filters, increase in the number of combinations to obtain a desired voltage level (redundancy), lower voltage and power rating of components and natural self-balancing of flying capacitors and dc link voltage compared to other conventional converters are the main properties of proposed interlinking converter. The proposed multilevel converter can decrease the limitations on power transfer between ac and dc subgrids, which can significantly complicate the power management and control of hybrid systems. The interlinking converter plays both inverter-based and rectifier-based roles in hybrid system, depending on the power transfer direction. Multilevel based interlinking converters can improve the power quality of hybrid system especially during islanded modes. Furthermore, a modified control strategy has been presented for the interlinking converter. The proposed structure is simulated using PSCAD/EMTDC software and simulation results are presented to validate the effectiveness and advantages of the proposed configuration.