به‌ كارگيري روش جديد انتقال فاز حامل تطبيقي جهت متعادل‌سازي ولتاژ باس DC مبدل پل H متوالي

Balancing the DC Bus Voltage of a Cascaded H-Bridge Converter with Adaptive Carrier Phase Shift Method

مبدل پل H متوالي يكي از پركاربردترين مبدل‌هاي چندسطحي در مبدل‌هاي توان بالا است. اما نامتعادلي ولتاژ DC خازن‌ها در اين مبدل از مشكلات به كارگيري آنها به خصوص در كاربردهايي است كه خازن‌ها از طريق شبكه شارژ مي‌شوند. علت عمده بروز اين نامتعادلي در ولتاژ خازن‌ها، تفاوت در تلفات هر سلول مبدل است. در اين مقاله روش جديدي براي متعادل‌سازي ولتاژ خازن باس DC مبدل چندسلولي پل H متوالي ارائه مي‌شود كه نياز به اندازه‌گيري جريان عبوري از سلول‌ها ندارد. روش پيشنهادي كه انتقال فاز حامل تطبيقي (ACPS) ناميده مي‌شود بر پايه استفاده از روش مدولاسيون عرض پالس مبتني بر انتقال فاز بنا شده كه با اندازه‌گيري ولتاژهاي باس DC و تغيير مقدار انتقال فاز سلول‌ها به متعادل‌سازي ولتاژ خازن‌ها مي‌پردازد. روش پيشنهادي به صورت رياضي تحليل شده و جهت متعادل‌سازي ولتاژ خازن‌ها بر روي يك مبدل پل H متوالي هفت‌سطحي در كاربرد مبدل به‌عنوان جبران‌ساز سنكرون استاتيكي (STATCOM) استفاده شده است. شبيه‌سازي‌هاي متعددي در نرم‌افزار MATLAB/Simulink انجام شده كه به خوبي كارايي روش متعادل‌سازي پيشنهادي در حفظ تعادل ولتاژ باس DC سلول‌‌ها را نشان مي دهد.

The cascaded H-bridge converter is one of the useful multilevel converters for high power applications. The unbalancing of cells DC bus voltages is a major issue in this topology especially when the capacitors are charged from the grid, which mainly is caused by the different losses of cells. In this paper a new method is proposed for balancing the cells DC bus voltages without need to measure the cells current. This method is named as “adaptive carrier phase shift”, which is based on the phase shift pulse width modulation. The balancing between the cells DC bus voltages is achieved by measuring the voltages and changing the carrier phase shift. This method is analyzed mathematically and is used to balance a 7-level cascaded H-bridge STATCOM. The feasibility and appropriate function of balancing method is investigated by the simulation studies in the MATLAB/Simulink software.