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.

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.

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 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.

کاهش تعداد منابع ولتاژ DC مستقل و تعداد قطعات الکترونیک قدرت از موارد مهم مدنظر محققان در طراحی ساختارهای اینوترهای چندسطحی است. کاهش تعداد قطعات یک ساختار در کاهش هزینه کلی آن تاثیرگذار بوده و قابلیت و کارایی آن را افزایش می دهد. در این مقاله یک اینورتر چندسطحی خازن سوئیچ شونده تک منبعی جدید مبتنی بر سلول های پایه پلH ارائه شده است. ساختار پیشنهادی با دو واحد نوع K (KTU) قابلیت تولید نوزده سطح ولتاژ را داشته و دارای ضریب بوست ولتاژ 5/1 است. این مبدل از چهارده سوئیچ، دو دیود، یک منبع ولتاژ و پنج خازن با تعادل خودکار ولتاژ تشکیل شده است. برای بررسی کارایی ساختار پیشنهادی، مطالعه مقایسه ای با سایر توپولوژی های ارائه شده اخیر انجام شده است. مزایای توپولوژی پیشنهادی شامل استفاده از یک منبع ولتاژ DC، تعادل خودکار ولتاژ خازن ها، قابلیت افزایش ولتاژ ورودی، کاهش تعداد قطعات الکترونیک قدرت نسبت به تعداد سطوح ولتاژ خروجی و در نتیجه کاهش هزینه کلی است. شبیه سازی ساختار پیشنهادی نوزده سطحی با مدولاسیون فرکانس پایه برای بررسی عملکرد صحیح آن در محیط سیمولینک متلب ارائه شده است. نمونه آزمایشگاهی ساختار پیشنهادی برای بررسی صحت نتایج شبیه سازی پیاده سازی شده و نتایج حاصل بیانگر عملکرد مناسب ساختار پیشنهادی است.

در این مقاله روشی مبتنی بر کنترل پیش بین جهت بهبود تحمل پذیری خطای کلید در مبدل تمام پل آبشاری هفت سطحی در کاربرد یکسوسازی فعال ارائه می شود. اگر یکی از کلیدهای قدرت مبدل تمام پل آبشاری معیوب شود، شکل موج جریان AC ورودی و ولتاژ خازن های لینکdc  سلول ها در مقدار مرجع خود تثبیت نمی شوند درنتیجه کل مبدل باید از مدار خارج شود. روش پیشنهادی با به کارگیری مدل سیستم، و با استفاده از روش کنترل پیش بین، امکان کارکرد مبدل باوجود سلول معیوب را فراهم می سازد. در روش پیشنهادی ابتدا مدل دینامیکی زمان-گسسته استخراج شده، سپس تابع هزینه ای که دربرگیرنده اهداف کنترلی است، تعریف شده است. با بررسی حالت های کلیدزنی در دسترس پس از رخداد خطا، بهترین حالت کلیدزنی که تابع هزینه را کمینه می کند، انتخاب و به مبدل اعمال می شود. پس از رخداد خطا، روش پیشنهادی قادر است تا ولتاژ خازن هر سلول را، با ریپل کمی در مقدار مرجع خودتنظیم کند. بنابراین توان موردنیاز همه بارهای dc تأمین می شود. همچنین جریان ورودی یکسوساز، جریان مرجع را به درستی دنبال می کند. کارایی و صحت روش پیشنهادی، با شبیه سازی بر روی یکسوساز مبتنی بر مبدل تمام پل آبشاری هفت سطحی در محیط MATLAB/SIMULINK ارزیابی شده است.

در این مقاله، متوسط تلفات توان در یک مبدل افزاینده بوست، در سه حالت هدایتی پیوسته، پیوسته اجباری و ناپیوسته و تلفات متوسط توان مبدل اینورتر نیز با روش کلید زنی مدولاسیون پهنای پالس سینوسی در نرم افزار متلب به دقت تخمین زده و محاسبه می شود. سپس توسط یک روش کلی، معادلات انتقال حرارت بر سه روش همرفت، رسانش و تشعشع در یک گرماگیر با پره های موازی خنک شونده توسط سیستم های همرفت آزاد و اجباری، بررسی می شود و این دو روش باهم مقایسه می گردد. به منظور افزایش عملکرد حرارتی با تبدیل شدن مدل حرارتی به یک مدار هم ارز الکتریکی از طریق محاسبه و بهینه سازی مقاومت حرارتی گرماگیر تا هوا، تمام پارامترهای هندسی گرماگیر با استفاده از یک الگوریتم تکاملی ازدحام ذرات مقید از بین چندین طراحی مختلف با در نظر گرفتن حجم گرماگیر به عنوان قید، تعیین می شوند. برای طراحی هر چه مطلوب تر سیستم خنک کننده و افزایش قابلیت اطمینان اجزا، چیدمان مناسب اجزا توسط یک روش ریاضی و ابتکاری بررسی می گردد. در این روش که خصوصیات خاص خود را ازنظر دقت، سازگاری و پایداری دارد، ابتدا توزیع دمایی توسط روش اختلاف محدود روی سطح پایه گرماگیر انجام گرفته و سپس دمای نقاط داغ توسط الگوریتم مذکور کاهش می یابد. در سیستم خنک کنندگی همرفت اجباری نسبت به همرفت طبیعی، دما و بازده مبدل به طور متوسط به ترتیب 46 درجه سلسیوس و 0. 37 درصد کاهش می یابند و حجم سیستم خنک کننده همرفت اجباری 3 برابر حجم گرماگیر در همرفت آزاد است.