فهرست مطالبعنوان صفحهچکیده. 1 فصل اول:مقدمه1-1- مقدمه. 31-2 H- تمام پل یا پل کامل. 51-3-نیم پل. 6فصل دوم:. 8مروری بر مقالات گذشته. 82-1 مروری بر مقالات گذشته. 9 فصل سوم:تئوری مسئله3-1- اينورتر سه فاز. 143-2- ساختار مبدلهای چند سطحی قدرت. 153-2-1- پل های H متوالی بامنبع DC جداگانه. 163-3- روش های کنترل منبع ولتاژی. 183-3-1- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی دو قطبی (SPWM). 183-3-2- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با مدولاسیون چند گانه 223-3-3- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با چند فرکانس موج حامل 253-3-4- مدولاسیون پهنای پالس سینوسی تک قطبی. 273-3-5- مدولاسیون تک قطبی با عرض پالس ثابت. 293-4- ولتاژ حالت مشترک در اینورترهای سه فاز. 37 فصل چهارم: نتایج شبیه سازی ها4-1- سیستم تحت مطالعه. 474-2- روش کلیدزنی مدولاسیون پهنای پالس سینوسی (SPWM). 484-2- SPWMدر اینورترهای چند سطحی. 534-3- روش کلیدزنی مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری. 564-4- مدولاسیون فضای برداری در اینوترهای چند سطحی. 594-5- مدولاسیون عرض پالس ثابت. 624-6- مدولاسیون عرض پالس ثابت در اینورترهای چند سطحی. 664-9- روش پیشنهادی حداقل سازی ولتاژ حالت مشترک. 684-9-1- روش معمول (غیر بهینه). 694-9-2- روش بهینه شده 1. 704-9-3 روش بهینه شده پیشنهادی. 714-9-4 محیط نرم افزاری جعبه ابزار Optimization Toolbox. 73 فصل پنجم:نتیجه‌گیری وارائه پیشنهادات5-1- نتیجه گیری. 785-2-پیشنهادات. 795-3- نوآوری. 79منابع. 80چکیده انگلیسی. 87 فهرست جدول هاعنوان صفحهجدول 1-4 : مقایسه نتایج شبیه سازی ها. 76 فهرست شکلهاعنوان صفحهشکل 1-1 . (الف) جریان حالت مشترک و خازن پارازیتی و (ب) مدل سیستم فتوولتائیک. 4شکل 1-3. توپولوژی اینورتر -نیم پل. 7شکل 2-1 توپولوژی اینورتر بهینه یافته. 10شکل 2-2-طرح کلی مسیرهای نویزهدایت شده. 11شکل 3-1: اینورتر ولتاژ سه فاز 6 کلیده. 14شکل 3-2 : ساختار مدار یک فاز از اینورتر چند سطحی متوالی 16شکل 3-3 : شکل موج ولتاژ خروجی اینورتر چند سطحی متوالی با پنج منبع dc مجزا. 17شکل3-4: سیگنال تولید شده PWMبه روش دیجیتالی 19شکل 3- 5: سیگنال تولید شده PWMبه روش آنالوگ 21شکل 3-6 : a) موج مدولاسیون و موج حامل در مدولاسیون پهنای پالس سینوسی b) ولتاژ تولیدی هر فاز در اینورتر نیم موج تکفاز c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی (fc=21 f0 و m=0.8). 21شکل 3-7 : a) مدولاسیون پهنای پالس سینوسی به ازایm=1.4 و fc=21f0b) شکل موج ولتاژ تولیدی c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی 23شکل 3-8 : (a مدولاسیون پهنای پالس سینوسی به ازای m=0.4 و b fc=21f0) شکل موج ولتاژ تولیدی c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی 24شکل 3-9 : a) ولتاژ تولیدی یک اینورتر چند سطحی حاصل از جمع سه ولتاژ تولیدی به روش SPWMبا فرکانس موج حامل یکسان fc=21f0و شاخص های مدولاسیون m=0.4 , 1 , 1.4b) طیف هارمونیکی ولتاژ 25شکل 3-10 : ولتاژ خروجی اینورتر چند سطحی که سطوح آن با شاخص مدولاسیون m=0.8 و فرکانسهای موج حامل fc=11f0 , 21f0 , 31f0 کلیدزنی می شوند b) طیف هارمونیکی ولتاژ. 26شکل3-11 : استفاده از دو نیم موج حامل برای تولید مدولاسیون تک قطبی 27شکل3-12 : a) ولتاژ تولیدی در اینورتر تمام موج بوسیله مدولاسیون تک قطبی b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی. 28شکل 3-13 : توسعه طرح مدولاسیون تک قطبی به اینورترهای چند سطحی 28شکل 3-14 : a) ولتاژ تولیدی توسط اینورتر چند سطحی با مدولاسیون تک قطبی مشابه شکل 14 b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی 29شکل3-15 : a) مدولاسیون عرض پالس ثابت fc=50 f0 و عرض پالس 50% b) نمونه ولتاژ تولیدی در اینورتر تمام موج c) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی. 30شکل 3-16 : a) ولتاژ تولیدی اینورتر چند سطحی که با مدولاسیون پهنای پالس ثابت با فرکانس های fc= 31f0 , 51f0 , 71f0 کلیدزنی می شود b) طیف هارمونیکی ولتاژ تولیدی. 31شکل 3-17: منعكسشدنولتاژ سه فاز abcروی محورهای d و q 33شكل3-18: نمايشششبردارغيرصفر و دو بردار صفرووضعيتمتناظركليدهابا هرهشتبرداردرمختصاتdq. 34شکل 3-19 : ولتاژ خط و فاز خروجی اینورتر سه فاز شش کلیده به همراه طیف هارمونیکی ولتاژ فاز به خنثی و نمونه پالس گیت یکی از کلیدها برای هر دو مدار در a) مدولاسیون فضای برداری b) مدولاسیون پهنای پالس سینوسی. 37شکل 19-3 : سیستم PVمتصل به شبکه شامل خازن پارازیتی ایجاد شده با زمین بوسیله آرایه PV. 38شکل 3-20 : سیستم PVمتصل به شبکه سه فاز که نشان دهنده مهمترین اجزاء است.. 39شکل 3-21 : مدل شبکه اینورترPV متصل به شبکه سه فاز، با استفاده از منابع ولتاژ. 41شکل 3-22 : مدل نشان دهنده ولتاژهای حالت مشترک و حالت تفاضلی (مرحله 1). 42شکل 3-23 : مدل نشان دهنده ولتاژهای حالت مشترک و حالت تفاضلی (مرحله 2). 43شکل 3-24 : مدل نشان دهنده ولتاژهای حالت مشترک و حالت تفاضلی (مرحله 3). 43شکل 3-25 : مدل ساده نشان دهنده ولتاژ حالت مشترک کلی 44شکل 4-1 : نمای کلی سیستم تحت مطالعه شبیه سازی شده 48شکل 4-2 : ولتاژ خط تولیدی اینورتر به روش مدولاسیون سینوسی 49شکل 4-3 : ولتاژ حالت مشترک در اینورتر 6 کلیده سه فاز با مدولاسیون سینوسی. 50شکل 4-4 : جریان خروجی اینورتر در مدولاسیون پهنای پالس سینوسی 50شکل 4-5 : جریان نشتی منبع. 51شکل 4-6 : جریان زمین بار سه فاز. 51شکل 4-7 : ولتاژ تولیدی اینورتر سه فاز 6 کلیده در ثانویه ترانسفورماتور. 52شکل 4-8 : جریان ثانویه ترانسفورماتور. 52شکل 4-9 : جریان سیم زمین اتصال ستاره در اولیه ترانسفورماتور 53شکل 4-10 : ولتاژ خط تولید شده در اینورتر متوالی چند سطحی با مدولاسیون پهنای پالس سینوسی. 54شکل 4-11 : جریان تولیدی اینورتر چند سطحی با مدولاسیون پهنای پالس سینوسی. 54شکل 4-12 : ولتاژ تولید شده در ثانویه ترانسفورماتور (سمت بار) در اینورتر چند سطحی متوالی با مدولاسیون سینوسی 54شکل 4-13 : جریان دریافتی بار در ثانویه ترانسفورماتور 55شکل 4-14 : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در ترانسفورماتور 55شکل 4-15 : جریان سیم زمین اتصال اولیه ترانسفورماتور 56شکل 4-16: ولتاژ خط تولید شده در روش مدولاسیون فضای برداری 57شکل 4-17 : جریان تولیدی اینورتر در مدولاسیون فضای برداری 57شکل 4-18 : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در اینورتر شش کلیده با مدولاسیون فضای برداری. 58شکل 4-19 : جریان نشتی منبع تغذیه در مدولاسیون فضای برداری 58شکل 4-20 : جریان زمین بار سه فاز. 59شکل 4-21 : ولتاژ خط تولیدی اینورتر در مدولاسیون فضای برداری چند سطحی. 60شکل 4-22 : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در اینورتر چند سطحی با مدولاسیون فضای برداری. 61شکل 23-4 : ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور در اینورتر چند سطحی با مدولاسیون فضای برداری. 61شکل 4-24 : جریان بار در ثانویه ترانسفورماتور 61شکل 4-25 : مدار شبیه سازی روش مدولاسیون عرض پالس ثابت 62شکل 4-26 : مدار اینورتر 6 ساق 12 کلیده (3 پل H) 63شکل 4-27 : تولید پالس های با عرض ثابت. 63شکل 4-28 : ولتاژ تولیدی اینورتر در روش عرض پالس ثابت 64شکل 4-29 : جریان تولیدی اینورتر در روش عرض پالس ثابت 64شکل 4-30 : ولتاژ بار در ثانویه ترانس Yd 64شکل 4-31 : جریان بار در سمت ثانویه ترانس 65شکل 4-32 : ولتاژ بار در ثانویه ترانس YYnدر روش مدولاسیون عرض پالس ثابت. 65شکل 4-33 : جریان بار در ثانویه ترانس YYnدر روش مدولاسیون عرض پالس ثابت. 66شکل 4-34 : ولتاژ حالت مشترک در ثانویه بار در روش مدولاسیون عرض پالس ثابت و ترانس YYn. 66شکل 4-35 : ولتاژ و جریان بار در ثانویه ترانس تغذیه شده با اینورتر چند سطحی و مدولاسیون عرض پالس ثابت 67شکل 4-36 : ولتاژ حالت مشترک تولیدی اینورتر چند سطحی با مدولاسیون عرض پالس ثابت. 68شکل 4-37 : ولتاژ تولید شده در اینورتر چند سطحی با فرکانس های حامل یکسان. 69شکل 4-38 : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در مدولاسیون سینوسی چند سطحی با فرکانس های حامل یکسان. 70شکل 4-39 : ولتاژ تولید شده در روش بهینه شده 1 برای اینورتر چند سطحی. 71شکل 4-40 : ولتاژ حالت مشترک در روش بهینه 1 71شکل 4-41: محیط نرم افزاری جعبه ابزار Optimization Toolbox.. 74شکل 4-42 : ولتاژ حالت مشترک در روش بهینه پیشنهادی 75شکل4--43 : ولتاژ حالت مشترک تولید شده در روش پیشنهادی بهینه شده 76ولتاژ و جریان های حالت مشترک به دلیل ایجاد ظرفیت خازنی پارازیتی بین سلول های خورشیدی و قاب آن ها که معمولاً زمین شده است، ایجاد می شوند. این ظرفیت ها معمولاً به صورت خازن هایی بین سرمنفی سلول خورشیدی با زمین مدل سازی می شوند. در سلول های خورشیدی که به واسطه ترانس به شبکه متصل می شوند، ایزولاسیون الکتریکی سیم پیچ های ترانس و فرکانس بالای ولتاژ و جریان حالت مشترک عملاً جایی برای جریان یافتن ندارند و در نتیجه عملاً جریان حالت مشترک خاصی تولید نمیشود. به این ترتیب نوع آرایش اینورتر و نحوه کلید زنی آن تاثیر چندانی بر این مسئله ندارد. اما در آرایش بدون ترانس باید مسیری برای جلوگیری از انتقال جریان نشتی ناشی از ولتاژ حالت مشترک به شبکه پیدا کرد.اگر تعداد سطوح به اندازه کافی زیاد باشد، می توان پل ها را در فرکانس پایه با مدولاسیون موج مربعی نیز کلید زنی کرد. به این ترتیب تاثیرات الکترومغناطیسی متقابل بین بخش های قدرت و بخش های الکترونیکی سیستم به حداقل می رسد. در عین حال ولتاژ خروجی اینورتر به شکل موج سینوسی نزدیک خواهد بود و نیازی به فیلترگذاری بزرگی وجود نخواهد داشت و ولتاژ حالت مشترکنیز ایجاد نخواهد شد. البته برای فرکانس های پایین استفاده از مدولاسیون موج مربعی باعث اعوجاج ولتاژ و جریان خواهد شد. بنابراین استفاده از مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با ضریب مدولاسیون متفاوت برای سطوح مختلف پیشنهاد شده است. روش مدولاسیون پهنای پالس سینوسی روشی ساده تر و قابل درک تر از روش فضای برداری است و اعمال آن در اینورترهای دو، سه و چند سطحی تک قطبی و دو قطبی نیاز به محاسبات پیچیده ای ندارد. به همین دلیل بهینه سازی آن به هدف حداقل سازی ولتاژ حالت مشترک امکان پذیر است.