Una operación de conmutación de frecuencia fundamental novedosa para VSI convencional que permite la inversión de aumento de alta ganancia de una sola etapa con controlador QWS ajustado por ANN
Autores: Tripathi, Prabhat R.; Laxmi, V.; Keshri, Ritesh K.; Appasani, Bhargav; Ustun, Taha Selim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Una operación de conmutación de frecuencia fundamental novedosa para VSI convencional que permite la inversión de aumento de alta ganancia de una sola etapa con controlador QWS ajustado por ANN
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Inversores
Conmutación de alta frecuencia
Asistido por impedancia
Tamaños de componentes pasivos
Complejidad de control
Interferencias electromagnéticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 44
Citaciones: Sin citaciones
Los inversores de alta ganancia de una sola etapa han ganado recientemente mucha atención en la investigación como interfaces para fuentes de CC de bajo voltaje inherentes como celdas de combustible, baterías de almacenamiento y paneles solares. Muchos inversores asistidos por impedancia con diferentes configuraciones de etapa de entrada han sido presentados. Para disminuir el tamaño de los componentes pasivos, estos inversores operan con conmutación de alta frecuencia. La conmutación de alta frecuencia optimiza los tamaños de los componentes pasivos pero introduce muchos desafíos en forma de diseño de inductores de alta frecuencia, complejidad de control, requisitos de controlador de puerta de alta frecuencia, pérdidas semiconductores altas e interferencias electromagnéticas. Este artículo propone una novedosa operación de conmutación de frecuencia fundamental para que los inversores de fuente de voltaje convencionales (VSI) operen como un inversor de alta ganancia de una sola etapa. Dado que la estrategia operativa novedosa cambia el comportamiento del VSI convencional de inversor reductor a inversor elevador, se denomina en lo sucesivo como un inversor novedoso. Gracias a la estrategia de operación, los interruptores soportan un voltaje inverso pico (PIV) igual al voltaje de enlace de CC, a diferencia de otros inversores elevadores asistidos por impedancia donde el PIV a través de los interruptores es el voltaje de CC amplificado. El inversor propuesto puede convertir un voltaje de CC de bajo nivel en un voltaje de CA de alto voltaje con baja distorsión armónica total (THD) en una sola etapa sin la ayuda de ningún filtro externo. Se propone un controlador de fase simétrico de cuarto de onda novedoso para el control de voltaje y frecuencia variable de los inversores propuestos ajustados por una red neuronal de esquema de placa delgada de retropropagación (BPTPSNN). Se presenta un análisis matemático con validación experimental. La experimentación se lleva a cabo en un prototipo de 2 kW para una carga resistiva monofásica, un motor de inducción y cargas no lineales.
Descripción
Los inversores de alta ganancia de una sola etapa han ganado recientemente mucha atención en la investigación como interfaces para fuentes de CC de bajo voltaje inherentes como celdas de combustible, baterías de almacenamiento y paneles solares. Muchos inversores asistidos por impedancia con diferentes configuraciones de etapa de entrada han sido presentados. Para disminuir el tamaño de los componentes pasivos, estos inversores operan con conmutación de alta frecuencia. La conmutación de alta frecuencia optimiza los tamaños de los componentes pasivos pero introduce muchos desafíos en forma de diseño de inductores de alta frecuencia, complejidad de control, requisitos de controlador de puerta de alta frecuencia, pérdidas semiconductores altas e interferencias electromagnéticas. Este artículo propone una novedosa operación de conmutación de frecuencia fundamental para que los inversores de fuente de voltaje convencionales (VSI) operen como un inversor de alta ganancia de una sola etapa. Dado que la estrategia operativa novedosa cambia el comportamiento del VSI convencional de inversor reductor a inversor elevador, se denomina en lo sucesivo como un inversor novedoso. Gracias a la estrategia de operación, los interruptores soportan un voltaje inverso pico (PIV) igual al voltaje de enlace de CC, a diferencia de otros inversores elevadores asistidos por impedancia donde el PIV a través de los interruptores es el voltaje de CC amplificado. El inversor propuesto puede convertir un voltaje de CC de bajo nivel en un voltaje de CA de alto voltaje con baja distorsión armónica total (THD) en una sola etapa sin la ayuda de ningún filtro externo. Se propone un controlador de fase simétrico de cuarto de onda novedoso para el control de voltaje y frecuencia variable de los inversores propuestos ajustados por una red neuronal de esquema de placa delgada de retropropagación (BPTPSNN). Se presenta un análisis matemático con validación experimental. La experimentación se lleva a cabo en un prototipo de 2 kW para una carga resistiva monofásica, un motor de inducción y cargas no lineales.