Inverter sorgente Z - Z-source inverter

A inverter Z-source è un tipo di inverter di potenza , un circuito che converte la corrente continua a corrente alternata . Funziona come un inverter buck-boost senza utilizzare il ponte convertitore CC-CC grazie alla sua topologia di circuito unica.

Le reti sorgente di impedenza (Z-) forniscono un mezzo efficiente per la conversione di potenza tra sorgente e carico in un'ampia gamma di applicazioni di conversione di energia elettrica (cc-cc, cc-ca, ca-cc, ca-ca) [3], [4 ]. La ricerca relativa alla sorgente Z è cresciuta rapidamente da quando è stata proposta per la prima volta nel 2002 dal Prof. FZ Peng. Uno schema completo di modulazione della larghezza di impulso per inverter Z-source è stato proposto dal Prof. PC Loh e dal Prof. DM Vilathgamuwa [10]. Il numero di modifiche e le nuove topologie Z-source sono cresciute in modo esponenziale. Recentemente sono stati anche proposti miglioramenti alle reti di impedenza mediante l'introduzione di magneti accoppiati per ottenere un aumento della tensione ancora più elevato, utilizzando un tempo di ripresa più breve [6]. Includono la sorgente Γ, la sorgente T, la sorgente Z trans, la sorgente TZ, la sorgente LCCT-Z (proposta nel 2011 dal dottor Marek Adamowicz e che utilizza un trasformatore ad alta frequenza collegato in serie con due condensatori di blocco della corrente cc) [ 16], reti isolate da trasformatore ad alta frequenza e Y-source [5]. Tra questi, la rete Y-source (proposta nell'anno 2013 dal dott.Yam P.Siwakoti) è più versatile e può infatti essere vista come la rete generica, da cui la Γ-source, T-source e trans-Z- le reti di origine sono derivate [6]. Le proprietà incommensurabili di questa rete aprono un nuovo orizzonte a ricercatori e ingegneri per esplorare, espandere e modificare il circuito per un'ampia gamma di applicazioni di conversione di potenza.

Tipi di inverter

Gli inverter possono essere classificati in base alla loro struttura:

1. Inverter monofase:

Questo tipo di inverter è costituito da due gambe o due poli. (Un polo è il collegamento di due interruttori in cui sono collegati la sorgente di uno e il drenaggio dell'altro e questo punto comune viene tolto).

2. Inverter trifase:

Questo tipo di inverter è costituito da tre gambe o poli o quattro gambe (tre gambe per le fasi e una per il neutro).

Tuttavia, gli inverter vengono classificati anche in base al tipo di sorgente di ingresso. E loro sono,

1. Inverter sorgente di tensione (VSI)

In questo tipo di inverter, una sorgente di tensione costante funge da ingresso al ponte inverter . La sorgente di tensione costante si ottiene collegando un grande condensatore attraverso la sorgente DC.

2. Inverter sorgente di corrente (CSI)

In questo tipo di inverter, una sorgente di corrente costante funge da ingresso al ponte inverter . La sorgente di corrente costante si ottiene collegando un grande induttore in serie alla sorgente DC.

Svantaggi

Gli inverter tipici (VSI e CSI) presentano pochi svantaggi. Sono elencati come,

  • Comportati solo in un'operazione boost o buck. Pertanto, l'intervallo di tensione di uscita ottenibile è limitato, minore o maggiore della tensione di ingresso.
  • Vulnerabile al rumore EMI e i dispositivi vengono danneggiati in condizioni di circuito aperto o di cortocircuito.
  • Il sistema combinato del convertitore boost CC-CC e dell'inverter ha un'affidabilità inferiore.
  • I principali dispositivi di commutazione di VSI e CSI non sono intercambiabili.

Vantaggi di ZSI

I vantaggi dell'inverter Z-source sono elencati come segue,

  • La sorgente può essere una sorgente di tensione o una sorgente di corrente. La sorgente CC di uno ZSI può essere una batteria, un raddrizzatore a diodi o un convertitore a tiristori, uno stack di celle a combustibile o una combinazione di questi.
  • Il circuito principale di uno ZSI può essere il tradizionale VSI o il tradizionale CSI.
  • Funziona come un inverter buck-boost.
  • Il carico di uno ZSC può essere induttivo o capacitivo o un altro Z-Source ntwrk.

Applicazioni

  1. Fonti di energia rinnovabile
  2. Veicoli elettrici
  3. Azionamenti del motore

Riferimenti

[1]. "Power Electronics" di M Rashid.

[2]. Fang Z. Peng, "Z-source inverter", in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, n. 2, marzo / aprile 2003, pp. 504-510.

[3]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh e GE Town, "Impedance Source Network for Electric Power Conversion - Part I: A Topological Review" IEEE Trans. su Power Electron., vol. 30, no. 2, pp. 699–716, febbraio 2015.

[4]. Yam P. Siwakoti, FZ Peng, F. Blaabjerg, PC Loh, GE Town e S. Yang, "Impedance Source Network for Electric Power Conversion - Part II: Review of Control and Modulation Techniques" IEEE Trans. su Power Electron., vol. 30, no. 4, pp. 1887–1905, aprile 2015.

[5]. Yam P. Siwakoti, PC Loh, F. Blaabjerg e GE Town, "Y-source Impedance Network", IEEE Trans. Power Electron. (Lettera), vol. 29, n. 7, pagg. 3250–3254, luglio 2014.

[6]. Yam P. Siwakoti, F. Blaabjerg e PC Loh, "New Magnetically Coupled Impedance (Z-) Source Networks," IEEE Trans. Power Electron., DOI: 10.1109 / TPEL.2015.2459233, giugno 2015.

[7]. A. Florescu, O. Stocklosa, M. Teodorescu, C. Radoi, DA Stoichescu e S. Rosu, "The Advantages, Limitations and Svantaggi of Z-source inverter", in IEEE Semiconductor Conference (CAS), vol. 2, 13 ottobre 2010, pagg. 483–486.

[8]. Miaosen Shen, Alan Joseph, Jin Wang, Fang Z. Peng e Donald J. Adams, "Confronto tra inverter tradizionali e inverter Z-source", in IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC), no. 36, 16 giugno 2005, pagg. 1692–1698.

[9]. Miaosen Shen e Fang Z. Peng, "Modalità operative e caratteristiche dell'inverter sorgente Z con piccola induttanza", in IEEE Conference on Industry Applications, 2005, no. 2, 2-6 ottobre 2005, pagg. 1253–1260.

[10] Poh Chiang Loh, D. Mahinda Vilathgamuwa, Yue Sen Lai Geok Tin Chua e Yunwei Li, "Pulse-Width Modulation of Z-source inverter", in IEEE Conference on Industry Applications, vol. 1, no. 39, 3-7 ottobre 2004, pagg. 148–155.

[11]. Shajith Ali, U. e Kamaraj, V., "A novel space vector PWM for Z-source inverter", in IEEE International Conference on Electrical Energy Systems (ICEES), 2011, pp. 82-85.

[12]. Jingbo Liu, Jiangang Hu e Longya Xu, "Modellazione dinamica e analisi del convertitore sorgente Z - Derivazione di un modello di segnale AC piccolo e analisi orientata alla progettazione" in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, n. 5, settembre 2007, pagg. 1786–1796.

[13]. Meera Murali, N. Gopalakrishnan, VN Pande, "Z-Sourced Unified Power Flow Controller", alla 6a conferenza internazionale IET su elettronica di potenza, macchine e azionamenti, 2012, pagg. 1–7.

[14]. Xinping Ding, Zhaoming Qian, Shuitao Yang, Bin Cui e Fang Z Peng, "A Review of Single-Phase Grid-Connected inverter for Photovoltaic Modules" in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, n. 5, settembre-ottobre 2005, pagg. 2327–2332.

[15]. Mostafa Mosa; Haitham Abu-Rub; Jose Rodriguez, "Controllo predittivo ad alte prestazioni applicato all'inverter Quasi-Z-Source collegato alla rete trifase", in IEEE Industrial Electronics Society, (IECON 2013) pp. 5812–5817, 10-13 novembre 2013.

[16]. Marek Adamowicz, "LCCT-Z-source inverters", alla 10a Conferenza Internazionale sull'Ambiente e l'Ingegneria Elettrica (EEEIC), 2011.

[17]. Mostafa Mosa, Robert S. Balog e Haitham Abu-Rub, "High-Performance Predictive Control of Quasi-Impedance Source Inverter", in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 32, n. 4, pp. 3251-3262, aprile 2017.