ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Аннотация
В данной статье предложена новая топология квази-импедансного инвертора, позволяющая автономной системе электроснабжения работать в режиме холостого хода без необходимости подключения балластной нагрузки. Описано применение импульсных повышающих преобразователей и квази-импедансных преобразователей в составе автономных систем электроснабжения с возобновляемыми источниками электроэнергии. Рассмотрена проблема работы традиционного квази-импедансного инвертора напряжения в режиме малой нагрузки и на холостом ходу. Предложено схемотехническое решение данной проблемы для трехфазного двухуровневого квази-импедансного инвертора и трехфазного трехуровневого квази-импедансного инвертора. Приведены соотношения для загрузки дополнительных компонентов схемы по токам и напряжениям. Рассмотрен способ управления для модифицированного квази-импедансного инвертора. Приведены результаты моделирования и эксперимента для трехфазной трехуровневой топологии традиционного и модифицированного квази-импедансного инвертора, подтверждающие работоспособность предложенной схемы. Проведено сравнение внешней характеристики и зависимости КПД от мощности нагрузки предложенной схемы с аналогичными характеристиками традиционного квази-импедансного инвертора. Сделаны выводы о преимуществах и недостатках предложенной топологии и о возможностях ее применения.

Список литературы

1. Optimal sizing of stand-alone photovoltaic system with energy management in isolated areas / S. Simoui, A.H. Arab, S. Bacha, B. Azoui // Energy Procedia. – 2013. – Vol. 36. – P. 358–368.
2. Ribeiro E.F.F., Cardoso A.J.M., Boccaletti C. Uninterruptible energy production in standalone power systems for telecommunications [Electronic resource] // International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’09), Valencia (Spain), 15–17 April 2009. – URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.475.7814 (accessed: 17.12.2015).
3. Kikuchi J., Lipo T.A. Three-phase PWM boost-buck rectifiers with power-regenerating capability // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2002. – Vol. 38, iss. 5. – P. 1361–1369.
4. Topological and modulation design of a buck-boost three-level dual inverter / F. Gao, P.C. Loh, D.M. Vilathgamuwa, F. Blaabjerg, C.K. Goh, J.Q. Zhang // IECON 2006 – 32^nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics, 6–10 November 2006. – P. 2408–2413.
5. Chakraborty S., Annie S.I., Razzak M.A. Design of single-stage buck and boost convertersfor photovoltaic inverter applications // International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV), 23–24 May 2014. – Dhaka, Bangladesh, 2014. – P. 1–6.
6. Sudev V., Parvathy S. Switched boost inverter based Dc nanogrid with battery and bi-directional converter // International Conference on Circuit, Power and Computing Technologies (ICCPCT), 20–21 March 2014. – Nagercoil, India, 2014. – P. 461–467.
7. Rodríguez-Rodríguez J.R., Moreno-Goytia E.L., Venegas-Rebollar V.A. Transformerless, single DC-Input, DC-AC 7-Levels boost converter for PV applications // North American Power Symposium (NAPS), 4–6 August 2011. – Boston, Massachusetts, 2011. – P. 1–6.
8. Impedance-source networks for electric power conversion. Pt. 1. A topological review / Y.P. Siwakoti, F.Z. Peng, F. Blaabjerg, P.C. Loh, G.E. Town // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2015. – Vol. 30, iss. 2. – P. 699–716.
9. Anderson J., Peng F.Z. Four quasi-Z-Source Inverters // 39th IEEE Annual Power Electronics Specialists Conference (PESC–2008), 15–19 June 2008. – Rhodes, Greece, 2008. – P. 2743–2749.
10. Yushan Liu, Abu-Rub H., Baoming G. Z-source/Quasi-Z-source inverters: derived networks, modulations, controls, and emerging applications to photovoltaic conversion // IEEE Industrial Electronics Magazine. – 2014. – Vol. 8, iss. 4. – P. 32–44.
11. Nagaraj M., Sasikumar Dr.M. Simulation study of quasi impedance source isolated DC/DC converter fed drives // International Journal of Engineering Research and Applications. – 2012. – Vol. 2, iss. 2. – P. 167–171.
12. Баховцев И.А., Панфилов Д.В. Построение трехфазного трехуровневого инвертора напряжения на базе квази-импедансного преобразователя // Научный вестник НГТУ. – 2013. – № 4 (53). – C. 144–149.
13. CCM operation analysis of the single-phase three-level quasi-Z-source inverter / O. Husev, C. Roncero-Clemente, S. Stepenko, D. Vinnikov, E. Romero-Cadaval // Proceedings of the 15th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition, EPE–PEMC 2012 ECCE Europe, 4–6 September 2012. – Novi Sad, Serbia, 2012. – P. DS1b.21-1–DS1b.21-6.
14. A high-performance Z-source inverter operating with small inductor at wide-range load / X. Ding, Z. Qian, S. Yang, B. Cui, F. Peng // Twenty Second Annual IEEE Applied Power Electronics Conference, APEC 2007, 25 February – 1 March 2007. – Anaheim, California, USA, 2007. – P. 615–620.
15. A new adjustable-speed drives (ASD) system based on high-performance Z-source inverter / X. Ding, Z. Qian, S. Yang, B. Cui, F. Peng // Conference Record of the 2007 IEEE Industry Applications Conference. 42^nd IAS Annual Meeting, 23–27 September 2007. – New Orleans, Louisiana, USA, 2007. – P. 2327–2332.
16. Three-level three-phase quasi-Z-source neutral-point-clamped inverter with novel modulation technique for photovoltaic application / O. Husev, C. Roncero-Clemente, E. Romero-Cadaval, D. Vinnikov, T. Jalakas // Electric Power Systems Research. – 2016. – Vol. 130. – P. 10–21.
17. Bakhovtsev I.A., Panfilov D.V. Three-phase three-level voltage source inverter construction based on quasi-Z-source cells // 14th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM): proceedings, Erlagol, Altai, 1–5 July 2013. – Novosibirsk, 2013. – P. 322–327. – doi: 10.1109/EDM.2013.6642005.
18. Баховцев И.А., Панфилов Д.В. Сравнение трехуровневых инверторов напряжения с повышением напряжения в звене постоянного тока // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП–2014: труды XII международной конференции, Новосибирск, 2–4 октября 2014 г.: в 7 т. – Новосибирск, 2014. – Т. 7. – С. 159–165.
19. Impedance-source networks for electric power conversion. Pt. 2. Review of control and modulation techniques / Y.P. Siwakoti, F.Z. Peng, F. Blaabjerg, P.C. Loh, G.E. Town, S. Yang // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2015. – Vol. 30, iss. 4. – P. 1887–1905.
20. Single phase three-level neutral-point-clamped quasi-Z-source inverter / O. Husev, C. Roncero-Clemente, E. Romero-Cadaval, D. Vinnikov, S. Stepenko // IET Power Electronics. – 2015. – Vol. 8, iss. 1. – P. 1–10.
21. Voltage distortion approach for output filter design for off-grid and grid-connected PWM inverters / O. Husev, A. Chub, C. Roncero-Clemente, E. Romero-Cadaval, D. Vinnikov // Journal of Power Electronics. – 2015. – Vol. 15, iss. 8. – P. 278–287.