کاهش هارمونیک‌های انتخابی در اینورترهای CHB با استفاده از الگوریتم بهینه سازی توده ذرات توسعه یافته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

در این مقاله روش کنترلی SHM-PWM برای اینورتر پنج‌سطحی CHB جهت ارضای استانداردهای شبکه اعمال گشته است. هدف از به‌کارگیری این روش، کاهش هارمونیک‌های فرد غیر مضرب 3 از مرتبه 5ام تا مرتبه 41ام است که به دلیل وجود صرفا چهار درجه آزادی، کاهش تمامی آنها به زیر حد مجاز استاندارد امکانپذیر نمی‌باشد. با این وجود، علیرغم محدودیت ایجاد شده توسط درجات آزادی، تابع هدف و قیود به گونه‌ای تعریف گردیده‌اند که به غیر از هارمونیک‌های مرتبه 23 و 25، محتوای سایر هارمونیک‌ها با حاشیه امن مطلوبی به زیر حد مجاز تعیین شده توسط استانداردها کاهش یافته‌اند. اولویت اصلی در حل مساله بهینه سازی، رسیدن مولفه اول ولتاژ خروجی به مقداری معین بوده و سپس کاهش اندازه تک تک هارمونیک‌ها و همچنین THD در اولویت بعدی قرار می‌گیرند. تابع هدف مورد استفاده توسط الگوریتم EPSO بهینه گشته و نتایج شبیه سازی موید برتری روش پیشنهادی نسبت به سایر روش‌های متعارف از نقطه نظر کاهش محتوای هارمونیکی و بهبود THD می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] W. Zhang, S. Qu, L. yang, W. Tong and H. Xu, “ Research on Three-Phase Voltage-Source Selective Harmonic Elimination Inverter”, IEEE/PES Transmission and Distribution Conference & Exhibition, China 2005.

 [2] J. Sun and I. Grotstollen, “Pulsewidth Modulation Based on Real-time Solution of Algebraic Harmonic Elimination Equations,” Proceedings of 20th IEEE-IECON International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation,Vol. 1, 1994, pp. 79–84.

 [3] I. Khoukha, C. Hachemi and B. E. Madjid, “Multilevel Selective Harmonic Elimination PWM Technique in the Nine Level Voltage Inverter”, International Conference on Computer Engineering & Systems, Nov. 2007, pp. 387 – 392.

 [4] A. R. Bakhshai, H. Jin, G. Joos,”reduction of harmonic concentration and acoustic noises using variable selective harmonic elimination technique”, Proceedings of the IEEE- IECON 22nd International Conference on Industrial Electronics, Control, and Instrumentation, Vol. 1, Aug. 1996, pp.102 – 107.

 [5] H. Zhang, K. Liu, M. Braun, and C. C. Chan, “Selective Harmonic Controlling for Three-level High Power Active Front End Converter with Low Switching Frequency,” Proceedings of the 5th International Power Electronics and Motion Control, Aug. 2006, Vol. 1, pp. 1–5.

 [6] J. Pontt, J. Rodriguez, and R. Huerta, “Mitigation of Non Eliminated Harmonics of SHEPWM  Three-level Multi Pulse Three-phase Active Front end Converters with Low Switching Frequency for Meeting Standard IEEE- 519-92,” IEEE Transactions on  Power Electronics, Vol. 19, no. 6, Nov. 2004, pp. 1594–1600.

 [7] A. K. Al-Othman, N. A. Ahmed, A. M. A. Kandari and H. K. Ebraheem, “Selective Harmonic Elimination of PWM AC/AC Voltage Controller Using Hybrid RGA­PS Approach “, International Journal of Electrical, Computer and systems engineering, Vol. 1, No.4, pp. 227-233.

 [8] A. J. Watson, P. W. Wheeler and J. Clare, “A Complete Harmonic Elimination Approach to DC Link Voltage Balancing for a Cascaded Multilevel Rectifier”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 54, No.6, Dec. 2007, pp. 2946-2953.

 [9] M. S. A. Dahidah, V. G. Agelidis,” Non-Symmetrical Selective Harmonic Elimination PWM Techniques: The Unipolar Waveform”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 54, No.6, Aug. 2007, pp. 1885-1891.

 [10] H. R. Karshenas, H. A.Kojori andSh. B. Dewan, “Generalized Techniques of Selective Harmonic Elimination and Current Control in Current Source Inverter/Converters “, IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 10, No.5, Sept. 1995, pp. 566-573.

 [11] S. R. Bowes and S. Grewal, “Novel Space Vector Based Harmonic Elimination Inverter Control “,IEEE Transaction on Power  Electronics, Vol. 11, No.3, Sept. 1999, pp. 1616-1622.

 [12] L. R. L. Holdsworth and G.A. Putrus, “  Dynamic Selective Harmonic Elimination of a Three-level Inverter Used for Static VAR Compensation”, IEE Proceedings-Generation, Transmission and Distribution, Vol. 149, No. 1, Jan. 2002, pp. 83-89.

 [13] J. J. Guzman, J. R. Espinoza, “ Optimized Use of  Selective Harmonic Elimination Techniques for Three-Phase AC/DC Converters for High Power Applications”, The 30thAnnual Conference of the IEEE Industrial Electronics society, Nov. 2004, pp. 2696-2701.

 [14] V. G. Agelidis, A. Balouktsis and I. Balouktsis, “ On Attaining Multiple Solutions of  Selective Harmonic Elimination PWM Three-Level Waveforms Through Function Minimization”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, No. 3, March 2008, pp. 996-1004.

 [15] Sahali, Y., Fellah, M.K., “Application of the Optimal Minimization of the THD Technique to the Multilevel Symmetrical Inverters and Study of its Performance in Comparison with the Selective Harmonic Elimination Technique”, International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion, May 2006, pp.1342 – 1348.

 [16] J. Napoles, J. I. Leon, R. Portillo, L. G. Franquelo and M. A. Aguirre, "Selective Harmonic Mitigation Technique for High-Power Converters", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 7, pp. 2315–2323, Dec. 2010.

 [17] M. Sharifzadeh,  H. Vahedi, R. Portillo,  L. Garcia Franquelo,  K. Al-Haddad, “Selective Harmonic Mitigation Based Self-Elimination of Triplen Harmonics for Single-Phase Five-Level Inverters”, IEEE Transactions on Power Electronics, 2018 (Early access).

 [18] M. Sharifzadeh,  H. Vahedi, R. Portillo, M. Khenar, A. Sheikholeslami,  L. Garcia Franquelo,  K. Al-Haddad, “Hybrid SHM-SHE Pulse-Amplitude Modulation for High-Power Four-Leg Inverter”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 63, no. 11, pp. 7234-7242, Nov. 2016.

 [19] D. Campos-Gaona, R. Peña-Alzola, J. Luis Monroy-Morales, M. Ordonez, O. Anaya-Lara, W. E. Leithead,” Fast Selective Harmonic Mitigation in Multifunctional Inverters Using Internal Model Controllers and Synchronous Reference Frames”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 8, pp. 6338-6349, Aug. 2017.

[20] A. Moeini, H. Zhao, Sh. Wang,”A Current-Reference-Based Selective Harmonic Current Mitigation PWM Technique to Improve the Performance of Cascaded H-Bridge Multilevel Active Rectifiers’ Transactions on Industrial Electronics, vol. 65, no. 1, pp. 727-737, Jan. 2018

 [21] M. Najjar, A. H. Moeini, M. K. Bakhshizadeh, F. Blaabjerg, Sh. Farhangi, "Optimal Selective Harmonic Mitigation Technique on Variable DC Link Cascaded H-Bridge Converter to Meet Power Quality Standards", IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Volume 4, Issue 3, Sept. 2016, pp. 1107-1116.

 [22] A. Moeini, H. Iman-Eini, M. Bakhshizadeh, "Selective harmonic mitigation-pulse-width modulation technique with variable DClink voltages in single and three-phase cascaded H-bridge inverters," IET Power Electronics,vol.7, no.4, pp.924-932, April 2014.