شکل(۲-۸): توپولوژی اینورتر تک فاز منبع ولتاژتمام پل
۲-۵-۴ اینورتر تکفاز چند سطحی Neutral Point Converter(NPC) / Diode-Clamped Topology
نخستین چند سطحی توسط Nabae در سال ۱۹۸۱ پیشنهاد شده که در شکل (۲-۹) نشان داده شده است و اینورتر سه سطحی NPC نامیده می شود. این چند سطحی نخستین توپولوژی چندسطحیبسیار معروف بود و در کاربردهای صنعتی بسیار استفاده شد.پس از آن ، اینورتر NPC برای تعداد سطوح بیشتر و با بهره گرفتن از ایده مشابه با سطوح ولتاژ diode-clamped تعمیم داده شد که منجر به طراحی کنونی مبدل diode-clamped گشت.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل(۲-۹): توپولوژی Diode clamped برای سه سطحی
همانگونه که از شکل (۲- ۹) پیداست، این مبدل سه سطحی شامل دو ولتاژ خازنی بصورت سری است که دارای یک سر وسط به عنوان نقطه خنثی می باشد. هر پایه فازی مبدل سه سطحی، دو جفت سوئیچ بصورت سری دارد ، مرکز هر جفت سوئیچ از طریق دیود به نقطه خنثی وصل می شود. ولتاژ در عرض هر سوئیچ فقط برابر نصف ولتاژ ورودی dc می باشد. یک مبدل diode-clamp با mسطح دارای m-1 خازن در باس dc می باشد و m سطح از ولتاژ فازی را بوجود می آورد. شکل (۲- ۱۰) یک مبدل diode-clamp 5 سطحه تک فاز را نشان می دهد که در آن باس dc شامل چهار خازنc₁,c₂,c₃,c₄ می باشد . برای یک ولتاژ باس dc برابر با v_dc ، ولتاژ در هر خازن برابر است و استرس ولتاژ هر وسیله به یک سطح از ولتاژ خازنی ، ، و از طریق دیودهای محدود کننده، محدود خواهد شد.
شکل(۲-۱۰): مدار یک مبدل ۵-سطحی diode-clamp
شکل (۲-۱۱)- شکل موج های ولتاژ فازی و خطی یک مبدل منبع ولتاژ ۵-سطحی diode-clamp
۲-۵-۵ اینورتر تکفاز چند سطحی با بهره گرفتن از Flying-Capacitor
شکل (۲-۱۲) بلوک ساختمانی پایه یک مبدل ۵-سطحی بر اساس Flying-Capacitor تمام پل تک فاز را نشان می دهد. هر دو پایه فازی ساختاری مشابه دارند. با فرض اینکه هر یک از خازن ها مقدار ولتاژ نامی برابری دارند ، اتصال سری خازن ها در شکل (۲-۱۲) برای نشان دادن سطح ولتاژ مابین نقاط بهم وصل شده می باشد. سه خازن متعادل کننده حلقه داخلی برای پایه فازی a ، C_a1، C_a2 و C_a3مستقل از خازن های پایه فازی b هستند. هر پایه فازی از خازن های لینک dc مشابهی C₁-C₄ بهره می برند. سطوح ولتاژ تعریف شده در مبدل flying-capacitor مشابه با مبدل diode-clamp می باشد. ولتاژ فازی یک مبدل m سطحی با در نظر گرفتن سطح مبنا، m سطح دارد و ولتاژ خطی (۲m-1) سطح دارد. با فرض اینکه هر خازن مقدار ولتاژ نامی مانند وسایل کلیدزنی دارد، باس dc برای یک مبدل mسطحی به (m-1) خازن نیاز دارد.
شکل(۲-۱۲):شکل یک مبدل منبع ولتاژ flying capacitor ، ۵– سطحی،تک فاز
ساخت ولتاژ در یک مبدل flying-capacitor انعطاف پذیری بیشتری نسبت به مبدل diode-clamp دارد.
۲-۵-۶ اینورتر چندسطحی با بهره گرفتن از Cascade-Inverters تکفاز با منابع dc جداگانه
یک مبدل با ساختار نسبتا جدید،Cascade-Inverter تکفاز با منابع dc جداگانه در این قسمت شرح داده می شود. این مبدل جدید می تواند از دیودهای محدود کننده اضافی و خازن های متعادل کننده ولتاژ دوری کند. شکل (۲-۱۳- a) ساختمان پایه اینورترهای Cascade با منابع dc جداگانه را نمایش می دهد که در یک ساختار تک فاز نشان داده شده است. هر منبع DC مربوط به یک اینورتر تمام پل تک فاز می باشد. ولتاژ های پایانه ac در اینورترها با سطح متفاوت بصورت سری متصل شده اند.
شکل(۲-۱۳):مدار و شکل موج ولتاژ فازی یک مبدل بر پایه cascade-inverter با منابع dc جداگانه. (a ) مدار . (b) شکل موج نشان دهنده ولتاژ فازی یک مبدل ۹-سطحی
۲- ۶ انواع روش های کلید زنی
۲- ۶- ۱ PWM با سوئیچینگ دو قطبی
اینورتر تک فاز منبع ولتاژ پل نشان داده شده در شکل(۲-۱۴-a)را در نظر بگیرید. زوج سوئیچهای قطری (S1,S4) یا (S2,S3) همزمان با هم روشن و یا خاموش می گردند. همانطور که در قسمت قبل توضیح داده شد، موج مرجع که موجی سینوسی است، با موج کریر که موجی مثلثی با فرکانسی برابر فرکانس سوئیچینگ است، مقایسه می شود. اگر بود زوج سوئیچ(S1,S4) روشن می شود و ولتاژ در دو سر بار قرار می گیرد واگر بود زوج سوئیچ(S2,S3) روشن می شود و ولتاژ در دو سر بار قرار می گیرد.

(a)
(b)
شکل(۲-۱۴)(a) اینورتر تک فاز منبع ولتاژ پل (b)PWM با سوئیچینگ دو قطبی ولتاژ
بنابراین با به کار بردن روش دوقطبی، سطوح ولتاژ و در پایانه بار تولید می گردد. به همین دلیل این نوع از سوئیچینگ، با سوئیچینگ دوقطبی ولتاژ نامیده می شود. شکل موج ولتاژ خروجی در شکل (۲-۱۴-b) نشان داده شده است.
۲-۶-۲PWM با سوئیچینگ تک قطبی
در این تکنیک، سوئیچها در دو پایه اینورتر به طور همزمان سوئیچ نمی شوند. بلکه، هر پایه اینورتر به طور مجزا، به ترتیب با مقایسه با و ، کنترل می گردند.
(a)
(b)
(b)
©
(d)
شکل(۲-۱۵): PWM با سوئیچینگ تک قطبی ولتاژ (تکفاز)
همانطور که در شکل (۲- ۱۵- a) نشان داده می شود، مقایسه با شکل موج مثلثی، چهار حالت سوئیچینگ پدید می آید که سطوح ولتاژ ( ۰,-) را دریک نیم سیکل و(۰, ) را در نیم سیکل بعدی در دو سر بار قرار می دهد به همین دلیل این تکنیک ، مدولاسیون پهنای پالس با سوئیچینگ تک قطبی ولتاژ نامیده می شود.شکل موجهای شکل (۲-۱۵) نشان می دهد که ۴ ترکیب از حالتهای مختلف سوئیچینگ وجود دارد که به همراه ولتاژ های متناظر با آن در جدول(۲-۱) آمده است.
جدول(۲-۱): حالات کلیدزنی در مدولاسیون تک قطبی

oad Voltage(VAB)

Conducting Switches

S1,S4

۰

S1,S3

S2,S3