در روش های کلیدزنی فرکانس پایین، منابع جریان مستقیم (DC) تنظیم شونده همراه با زوایای کلیدزنی درجه های آزادی سیستم را به منظور کاهش یا حذف هارمونیک ها به صورت مؤثر افزایش می دهند. استفاده از منابع DC متغیر هزینه، تلفات و پیچیدگی سیستم را افزایش می دهد. این مقاله یک روش جدید برای اینورترهای چندسطحی آبشاری تمام پل بر اساس منبع DC متغیر گسسته به منظور کاهش تعداد منابع DC تنظیم شونده ارائه می دهد. در این مقاله، برای تنظیم ولتاژ خروجی یک رویه بهینه سازی بر اساس تغییرات گسسته منابع جریان مستقیم ارائه شده است؛ که منجر به کاهش موثر هارمونیک ها و بهبود کیفیت ولتاژ خروجی می شود. در روش بهینه سازی، مقادیر نزدیک به بهینه منابع DC و زوایای کلیدزنی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه (MOGA) به دست می آید. به منظور تأیید امکان پذیری راه حل جدید، یک نمونه آزمایشگاهی بر اساس اینورتر هفت سطحی آبشاری تمام پل با سه سلول پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی و پیاده سازی عملی، اثربخشی روش پیشنهادی بر مبنای منابع DC متغیر گسسته را در کاهش هارمونیک ها و تنظیم ولتاژ نشان می دهد.

امروزهاینورتر های چند سطحی آبشاری شبه منبع امپدانسی(qZS-CMI) به طور گسترده ای در صنعت الکترونیک قدرت مورد توجه قرار گرفته اند. اگر چه این اینورتر ها دارای مزیت های فراوانی می باشند، اما مشکلاتی هم همانند جریان نشتی درسیستم های فتوولتائیک و محدودیت عملی در افزایش بهره ولتاژ دارند. جهت رفع این مشکلات در اینمقاله، ساختار جدید اینورتر چند سطحی آبشاری شبه منبع امپدانسی با استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی قابلیت تولید ولتاژبالا برای کاربرد های توان بالا یا متوسط را دارد. استفاده از ترانسفورماتور فرکانس بالا در ساختار پیشنهادی، منجر به ایجاد ایزولاسیون الکتریکی بین ورودی و خروجی، افزایشولتاژ خروجی، افزایش قابلیت اطمینان سیستم و کاهش تداخل الکترومغناطیسی می شود. ساختار پیشنهادیدر مقایسه با qZS-CMI که بهره ولتاژ آن هایکسان است، دارای تنش ولتاژی کمتر بر رویعناصر نیمه هادی می باشد و همچنین دارای بهره ولتاژ و شاخص مدولاسیون بزرگتری می باشد. برای کنترل خاموش و روشن شدن کلید ها از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی شیفت فاز بهبود یافته با تزریق هارمونیک سوم که باعث افزایش شاخص مدولاسیون بیشتر از یک و بهبود کیفیت توان خروجی اینورتر می شود، استفاده می شود. شبیه سازی ساختار پیشنهادی در محیط نرم افزار متلب انجام شده است. نتایج حاصل از تحلیل و شبیه سازی، عملکرد بهتر اینورتر پیشنهادی را نسبت به ساختار های مذکور نشان می دهد.

اینورترهای چند سطحی(MLI) در حال حاضر به یک عنصر مهم برای کاربردهای توان متوسط و بالا با سطح ولتاژ متوسط تبدیل شده اند. اینورترهای چند سطحی دارای سوئیچ کم به دلیل کارایی بالا، هزینه کم و کنترل آسان برای خروجی با تعداد سطوح بالاتر محبوبیت زیادی دارند. در این مقاله یک ساختار اینورتر چندسطحی جدید مبتنی بر منبع ولتاژ DC سوئیچ شده با کاهش تعداد سوئیچ برای کاربردهای تک فاز پیشنهاد شده است. ساختار پیشنهادی می تواند در کاربردهای متصل به شبکه از جمله به عنوان واسط منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه مورد استفاده قرار گیرد. ساختار ارائه شده با تعداد سطوح بالاتر در خروجی با استفاده از تعداد ادوات کمتر توسعه یافته است. توپولوژی پیشنهادی همچنین می تواند در پیکربندی متقارن و نامتقارن مورد استفاده قرار گیرد. دو روش کلیدزنی شامل کلیدزنی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) و کلیدزنی نردبانی مبتنی بر حذف انتخابی هارمونیک ها(SHE) برای تولید ولتاژ خروجی استفاده شده است. مطالعات مقایسه ای با اینورترهای چندسطحی ارائه شده اخیر مزیت ساختار پیشنهادی را از نظر کاهش تعداد ادوات نشان می دهد. نتایج شبیه سازی و تجربی برای تایید عملکرد توپولوژی پیشنهادی ارائه شده است. در ضمن عملکرد ساختار چندسطحی پیشنهادی برای انتقال انرژی منابع تجدیدپذیر به شبکه فشار ضعیف نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

مبدل های چندسطحی نسل جدیدی از مبدل ها برای تبدیل DC-AC در سطح ولتاژ و توان متوسط و بالا می باشند. در این مقاله یک مبدل چندسطحی آبشاری تک فاز جدید ارایه شده است. برای این منظور ابتدا یک سلول پایه ارایه شده و سپس با اتصال سری این سلول ها در حالت منابع متقارن و نیز منابع نامتقارن ساختار جدید اینورتر چندسطحی ارایه شده است. سلول جدید ارایه شده صرفا توانایی تولید سطوح ولتاژ مثبت را دارا می باشد و از این رو برای تولید سطوح ولتاژ صفر و منفی، ساختار پیشنهادی مبتنی بر مبدل پل H می باشد. مقایسه جامعی بین مبدل چندسطحی پیشنهادی با ساختارهای کلاسیک و ساختارهای ارایه شده اخیر از نظر تعداد ادوات کلیدزنی، تعداد درایور، مقدار ولتاژ مسدودکنندگی کل سوییچ ها و نیز میزان تلفات و راندمان انجام شده است. صحت عملکرد اینورتر پیشنهادی در حالت منابع متقارن برای ولتاژ خروجی 21سطحی و در حالت منابع نامتقارن برای ولتاژ خروجی 37سطحی در محیط Matlab/Simulink شبیه سازی شده و سپس توسط نمونه آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این مقاله با استفاده از مدولاسیون چند حاملی و سلول U یک اینورتر 13 سطحی تکفاز ارائه شده است. شبیه سازی در سیمولینک نرم افزار متلب انجام شده است. خروجی ولتاژ و جریان اینورتر در بار ثابت و متغیر در اسکوپ نشان داده می شود. هم چنین اعوجاج هارمونیک کل یا THD اینورتر محاسبه و نمایش داده می شود. روش مدولاسیون چند سطحی یکی از روش های رایج در تولید پالس برای کلیدها میباشد. معمولاً برای تولید پالس سوئیچها موج مثلثی حامل با موج مرجع که یک موج سینوسی با فرکانس مطلوب و مورد نظر خروجی می باشد مقایسه می شود و این پالسها تولید میشوند و به سوییچ ها اعمال میگردد. در این کار اینورتر 8 سوئیچ و 12 موج حامل و 3 منبع تغذیه DC دارد. این کار با اینورتر 13 سطحی CH-B تکفاز مقایسه می شود و نشان داده می شود که عملکرد اینورتر در این مقاله بهبود داده شده است.

نیروگاه های فتوولتائیک به صورت سنتی برای تولید حداکثر انرژی الکتریکی از الگوریتم های ردیابی نقطه بیشینه توان (MPPT) استفاده می کنند؛ با این حال، با افزایش نیروگاه های فتوولتائیک نصب شده به شبکه، اپراتورهای سیستم قدرت با چالش های جدیدی مانند اضافه بار، اضافه ولتاژ و عملکرد در هنگام اختلال ولتاژ شبکه مواجه شده اند؛ درنتیجه، استانداردها و کدهای شبکه در جهت سیستم های فتوولتائیک کنترل پذیرتر و سازگارتر با شبکه به روز رسانی شده اند. برای ارائه عملکردهای مختلف پشتیبانی از شبکه، مانند پاسخ فرکانسی و پشتیبانی ولتاژ، الگوریتم کنترل تولید توان ثابت (CPG) توسط کدهای شبکه وضع شده است. به همین منظور، الگوریتم های MPPT با الگوریتم های ردیابی نقطه توان انعطاف پذیر (FPPT) جایگزین شده اند. این مقاله یک الگوریتم برای کنترل سیستم های فتوولتائیک مبتنی بر اینورتر تمام پل آبشاری (CHB) چندسطحی برای دستیابی به کنترل تولید توان ثابت با روش FPPT پیشنهاد می کند. مرجع توان مورد نیاز بین زیرماژول های مبدل CHB با توجه به توان موجود هر زیرماژول به گونه ای توزیع می شود که تا حد امکان هر زیرماژول به یک اندازه بارگذاری شود. سپس برای تنظیم توان هر زیرماژول در مقدار مرجع آن از الگوریتم FPPT با گام ولتاژ تطبیقی استفاده می شود. گام ولتاژ براساس شرایط مشاهده شده (حالت گذرا یا پایدار) به صورت تطبیقی محاسبه می شود تا عملکرد ردیابی دارای دینامیک سریع باشد. اثربخشی الگوریتم ارائه شده با شبیه سازی یک سیستم فتوولتائیک 500 کیلووات که مستقیماً به یک شبکه 4.7 کیلوولت متصل است، ارزیابی شده است.

در اینورترهای چند سطحی آبشاری تمام پلبا اتصال مثلث، حضور هارمونیک های فرد مضرب سه ولتاژ و جریان چرخشی در حلقه مثلث باعث بروز تلفات اضافی می شود. در این مقاله، روش بهینه سازی فرکانس پایین برای کاهش هارمونیک های فرد مضرب سه ولتاژ در اینورتر چند سطحی آبشاری تمام پل با اتصال مثلث پیشنهاد شده است. با این روش، علاوه بر کاهش این هارمونیک ها، مقدار انحراف هارمونیکی کل ((THD [i] نیز در حد مطلوب حفظ می شود و الزامات استانداردهایی مانند, EN50160 WG36-05 و IEC61000-3-6 نیز رعایت می شود. در این روش با استفاده از روش کلیدزنی حداقل سازی بهینه اعوجاج هارمونیک کل (OMTHD [ii])، مقادیر بهینه زوایای کلیدزنی و منابع DC با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO[iii]) به دست آمده است. نتایج شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی، موثربودن روش پیشنهادی را در کاهش هارمونیک های فرد مضرب سه ولتاژ و جریان چرخشی همراه با حفظ مقدار THD در حد مطلوب نشان می دهد.