Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 10

Analysing the performance of H5 inverters in a photovoltaic system

(Analiza pracy falowników H5 w instalacji fotowoltaicznej

10.15199/48.2023.10.09

nr katalogowy: 145774
10.15199/48.2023.10.09

Streszczenie

In this paper, a simulation study on H5 topology is presented. H5 topology is a commonly used inverter in photovoltaic (PV) systems because it is cost-effective, simple, and highly efficient. The study compares the performance of H4 topology, H5 topology, and an improved version of H5 topology in terms of leakage current. The power device was subjected to Unipolar Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) technique to determine the overall operation within a switching frequency range of 2 kHz to 20 kHz. The input system utilized a PV Matlab/Simulink model that specified a maximum power of 213.15 Watt and Open Circuit Voltage (Voc) of 36.3 V. The improved H5 topology demonstrated a significant reduction in leakage current, measuring 0.015 A compared to the conventional H5 topology's 0.02 A.

Abstract

W artykule przedstawiono badanie symulacyjne topologii H5. Topologia H5 jest powszechnie stosowanym falownikiem w systemach fotowoltaicznych (PV), ponieważ jest opłacalna, prosta i wysoce wydajna. Badanie porównuje wydajność topologii H4, topologii H5 i ulepszonej wersji topologii H5 pod względem prądu upływu. Urządzenie zasilające zostało poddane technice jednobiegunowej sinusoidalnej modulacji szerokości impulsu (SPWM) w celu określenia ogólnej pracy w zakresie częstotliwości przełączania od 2 kHz do 20 kHz. System wejściowy wykorzystywał model PV Matlab/Simulink, który określał maksymalną moc 213,15 W i napięcie obwodu otwartego (Voc) 36,3 V. Ulepszona topologia H5 wykazała znaczne zmniejszenie prądu upływu, mierząc 0,015 A w porównaniu z konwencjonalną topologią H5 0,02A

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

1 J. Jiang, S. Pan, J. Gong, F. Liu, X. Zha, and Y. Zhuang, “A Leakage Current Eliminated and Power Oscillation Suppressed Single-Phase Single-Stage Nonisolated Photovoltaic Grid-Tied Inverter and Its Improved Control Strategy,” IEEE Trans Power Electron, vol. 36, no. 6, pp. 6738–6749, Jun. 2021, doi: 10.1109/TPEL.2020.3035033. 2 N. Attou, S.-A. Zidi, M. Khatir, and S. Hadjeri, “Grid-Connected Photovoltaic System,” 2020, pp. 101–107. doi: 10.1007/978-981- 15-5444-5_13. 3 M. Venkatesan, R. Rajeswari, and K. Keerthivasan, “A survey of single phase grid connected photovoltaic system,” in IEEE Proceedings of the INternational Conference On Emerging Trends in Science Engineering and Technology: Recent Advancements on Science and Engineering Innovation, INCOSET 2012, Jul. 2014, pp. 404–408. doi: 10.1109/incoset.2012.6513941. 4 T. K. S. Freddy, N. A. Rahim, W. P. Hew, and H. S. Che, “Comparison and analysis of single-phase transformerless gridconnected PV inverters,” IEEE Trans Power Electron, vol. 29, no. 10, pp. 5358–5369, 2014, doi: 10.1109/TPEL.2013.2294953. 5 Soham Deshpande; N. R. Bhasme, “A review of topologies of inverter for grid connected PV systems,” IEEE, 2018. 6 Ó. López, R. Teodorescu, F. Freijedo, and J. Dovalgandoy, “Leakage current evaluation of a singlephase transformerless PV inverter connected to the grid,” in Conference Proceedings - IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC, 2007, pp. 907–912. doi: 10.1109/APEX.2007.357623. 7 A. Adhikary and M. Shamim Anower, “Reduction of leakage current in a single phase transformerless grid connected PV system,” in 2021 International Conference on Automation, Control and Mechatronics for Industry 4.0, ACMI 2021, Jul. 2021. doi: 10.1109/ACMI53878.2021.9528294. 8 L. Wang, Y. Shi, Y. Shi, R. Xie, and H. Li, “Ground Leakage Current Analysis a Suppression in a 60-kW 5-Level T-Type Transformerless SiC PV Inverter,” IEEE Trans Power Electron, vol. 33, no. 2, pp. 1271–1283, Feb. 2018, doi: 10.1109/TPEL.2017.2679488. 9 T. Kerekes, D. Sera, and L. Mathe, “Leakage current measurement in transformerless PV inverters,” in Proceedings of the International Conference on Optimisation of Electrical and Electronic Equipment, OPTIM, 2012, pp. 887–892. doi: 10.1109/OPTIM.2012.6231835. 10 M. H. Mondol, S. Prokash Biswas, M. K. Hosain, and M. Rafiqul Islam Sheikh, “An Improved Single Phase Transformerless H5 Inverter with Minimized Leakage Current,” in 3rd International Conference on Electrical, Computer and Telecommunication Engineering, ICECTE 2019, Dec. 2019, pp. 73–76. doi: 10.1109/ICECTE48615.2019.9303539 11 M. N. H. Khan, M. Forouzesh, Y. P. Siwakoti, L. Li, T. Kerekes, and F. Blaabjerg, “Transformerless Inverter Topologies for Single-Phase Photovoltaic Systems: A Comparative Review,” IEEE J Emerg Sel Top Power Electron, vol. 8, no. 1, pp. 805–835, Mar. 2020, doi: 10.1109/JESTPE.2019.2908672 12 T. Kerekes, R. Teodorescu, P. Rodríguez, G. Vázquez, and E. Aldabas, “A New high-efficiency single-phase transformerless PV inverter topology,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 1, pp. 184–191, Jan. 2011, doi: 10.1109/TIE.2009.2024092 13 L. Zhou and F. Gao, “Low leakage current single-phase PV inverters with universal neutral-point-clamping method,” in Conference Proceedings - IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition - APEC, May 2016, vol. 2016-May, pp. 410–416. doi: 10.1109/APEC.2016.7467905 14 E. E. Ahsan, M. A. Shobug, M. M. H. Tanim, and M. H. Reza, “Harmonic distortion reduction of transformerless inverter’s output voltage using 5-Level Single-phase inverter and LCL filter,” in 2020 2nd International Conference on Advanced Information and Communication Technology, ICAICT 2020, Nov. 2020, pp. 251– 256. doi: 10.1109/ICAICT51780.2020.9333510. 15 X. Guo, “A Novel CH5 Inverter for Single-Phase Transformerless Photovoltaic System Applications,” IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 64, no. 10, pp. 1197–1201, Oct. 2017, doi: 10.1109/TCSII.2017.2672779 16 H. Albalawi and S. A. Zaid, “An H5 transformerless inverter for grid connected PV systems with improved utilization factor and a simple maximum power point algorithm,” Energies (Basel), vol. 11, no. 11, Nov. 2018, doi: 10.3390/en11112912 17 H. Albalawi and S. A. Zaid, “An H5 transformerless inverter for grid connected PV systems with improved utilization factor and a simple maximum power point algorithm,” Energies (Basel), vol. 11, no. 11, Nov. 2018, doi: 10.3390/en11112912. 18 B. Yang, W. Li, Y. Gu, W. Cui, and X. He, “Improved transformerless inverter with common-mode leakage current elimination for a photovoltaic grid-connected power system,” IEEE Trans Power Electron, vol. 27, no. 2, pp. 752–762, 2012, doi: 10.1109/TPEL.2011.2160359. 19 M. K. Islam, M. M. Rahman, and M. F. Rabbi, “Transformer less, lower THD and highly efficient inverter system,” in Proceedings of 2015 3rd International Conference on Advances in Electrical Engineering, ICAEE 2015, Jul. 2016, pp. 293–296. doi: 10.1109/ICAEE.2015.7506853 20 T. Annamalai and K. Udhayakumar, “Simulation and analysis of various H-bridge inverter topologies employed in cascaded multilevel inverter,” in 2018 International Conference on Emerging Trends and Innovations In Engineering And Technological Research, ICETIETR 2018, Nov. 2018. doi: 10.1109/ICETIETR.2018.8529034

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-10 , nr katalogowy 145774 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-10

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma