Direct usage of photovoltaic solar panels to supply a freezer motor with variable DC input voltage

In this paper, a single-phase photovoltaic (PV) inverter fed by a boost converter to supply a freezer motor with variable DC input is investigated. The proposed circuit has two stages. Firstly, the DC output of the PV panel that varies between 150 and 300 V will be applied to the boost converter. The boost converter will boost the input voltage to a fixed 300 V DC. Next, this voltage is supplied to the single-phase full-bridge inverter to obtain 230 V AC. In the end, The output of the inverter will feed a freezer motor. The PV panels can be stand-alone or grid-connected. The grid-connected PV is divided into two categories, such as with a transformer and without a transformer, a transformer type has galvanic isolation resulting in increasing the security and also provides no further DC current toward the grid, but it is expensive, heavy and bulky. The transformerless type holds high efficiency and it is cheaper, but it suffers from leakage current between PV and the grid. This paper proposes a stand-alone direct use of PV to supply a freezer; therefore, no grid connection will result in no leakage current between the PV and Grid. The proposed circuit has some features such as no filtering circuit at the output of the inverter, no battery in the system, DC-link instead of AC link that reduces no-loads, having a higher efficiency, and holding enough energy in the DC-link capacitor to get the motor started. The circuit uses no transformers, thus, it is cheaper and has a smaller size. In addition, the system does not require a complex pulse width modulation (PWM) technique, because the motor can operate with a pulsed waveform. The control strategy uses the PWM signal with the desired timing. With this type of square wave, the harmonics (5th and 7th) of the voltage are reduced. The experimental and simulation results are presented to verify the feasibility of the proposed strategy

Single-Stage Power Electronic Converters with Combined Voltage Step-Up/Step-Down Capability

Power electronic converters are typically either step-down converters that take an input voltage and produce an output voltage of low amplitude or step-up converters that take an input voltage and produce an output voltage of higher amplitude. There are, however, applications where a converter that can step-up voltage or step-down voltage can be very useful, such as in applications where a converter needs to operate under a wide range of input and output voltage conditions such as a grid-connected solar inverter. Such converters, however, are not as common as converters that can only step down or step up voltage because most applications require converters that need to only step down voltage or only step up voltage and such converters have better performance within a limited voltage range than do converters that are designed for very wide voltage ranges. Nonetheless, there are applications where converters with step-down and step-up capability can be used advantageously. The main objectives of this thesis are to propose new power electronic converters that can step up voltage and step down voltage and to investigate their characteristics. This will be done for two specific converter types: AC/DC single-stage converters and DC-AC inverters. In this thesis, two new AC/DC single-stage converters and a new three-phase converter are proposed and their operation and steady-state characteristics are examined in detail. The feasibility of each new converter is confirmed with results obtained from an experimental prototype and the feasibility of a control method for the inverter is confirmed with simulation work using commercially available software such as MATLAB and PSIM

Bipolar DC output fed grounded DC-AC converter for photovoltaic application

Introduction. In recent years the usage of electricity has increased tremendously as the electrical needs and loads got increased. Hence the researchers focused on the electricity generation from renewable sources in order to promote sustainable green environment. Owing to the lesser cost and more reliable high efficiency system with reduced use of equipments became prominent for the grid connected photovoltaic single phase systems. The novelty of this proposed converters are to reduce total power loss and to analyze the performance of the converter under various modulation index and to have lesser harmonics using sinusoidal pulse width modulation technique for both T-type and F-type inverter. Interest of the work is to merge two DC-DC converters which have same output voltage in order to have transformer less utilization of power. This has given pathway to develop a new DC-DC converter network by merging the common input nodes of CUK and SEPIC converter. Purpose. This similar structure of both converters made it easy to combine the input stages of and to get bipolar output. Methods. Here we can get bipolar output without the utilization of transformer which minimizes the overall size of the proposed system. In this paper, a combined CUK-SEPIC based grid connected transformerless inverter for photovoltaic application is suggested. Results. The suggested converter is simulated using MATLAB and the results were discussed. Further the circuit is extended with a 1 kW F-type inverter to demonstrate grid connection of the converter. Practical value. This converter can be implemented for photovoltaic applications for obtaining the bipolar DC output from the DC source.Вступ. В останні роки використання електроенергії значно зросло, оскільки потреби в електроенергії та навантаження збільшились. Тому дослідники зосередилися на виробництві електроенергії з відновлюваних джерел, щоб сприяти стійкому зеленому середовищу. Через меншу вартість та більш надійну високоефективну систему зі зменшеним використанням обладнання набули популярності фотоелектричні однофазні системи, підключені до мережі. Новизна пропонованих перетворювачів полягає у зниженні загальних втрат потужності та аналізі характеристик перетворювача при різних індексах модуляції, а також у зменшенні гармонік з використанням методу широтно-імпульсної модуляції синусоїдального типу для інверторів як Т-типу, так і F-типу. Інтерес роботи полягає в об'єднанні двох перетворювачів постійного струму з однаковою вихідною напругою, щоб мати менше використання потужності трансформатора. Це дозволило розробити нову мережу перетворювачів постійного струму шляхом об'єднання загальних вхідних вузлів перетворювача CUK та SEPIC. Мета. Подібна структура обох перетворювачів дозволила легко поєднати вхідні каскади та отримати біполярний вихідний сигнал. Методи. Тут ми можемо отримати біполярний вихід без використання трансформатора, що мінімізує загальний розмір пропонованої системи. У цій статті пропонується комбінований безтрансформаторний інвертор на основі CUK-SEPIC, підключений до мережі, для фотоелектричних застосувань. Результати. Пропонований перетворювач моделюється за допомогою MATLAB, результати обговорюються. Далі схема розширена інвертором F-типу потужністю 1 кВт, щоб продемонструвати підключення перетворювача до мережі. Практична цінність. Цей перетворювач може бути реалізований для фотоелектричних застосувань для отримання біполярного виходу постійного струму джерела постійного струму

Bipolar DC output fed grounded DC-AC converter for photovoltaic application

Introduction. In recent years the usage of electricity has increased tremendously as the electrical needs and loads got increased. Hence the researchers focused on the electricity generation from renewable sources in order to promote sustainable green environment. Owing to the lesser cost and more reliable high efficiency system with reduced use of equipments became prominent for the grid connected photovoltaic single phase systems. The novelty of this proposed converters are to reduce total power loss and to analyze the performance of the converter under various modulation index and to have lesser harmonics using sinusoidal pulse width modulation technique for both T-type and F-type inverter. Interest of the work is to merge two DC-DC converters which have same output voltage in order to have transformer less utilization of power. This has given pathway to develop a new DC-DC converter network by merging the common input nodes of CUK and SEPIC converter. Purpose. This similar structure of both converters made it easy to combine the input stages of and to get bipolar output. Methods. Here we can get bipolar output without the utilization of transformer which minimizes the overall size of the proposed system. In this paper, a combined CUK-SEPIC based grid connected transformerless inverter for photovoltaic application is suggested. Results. The suggested converter is simulated using MATLAB and the results were discussed. Further the circuit is extended with a 1 kW F-type inverter to demonstrate grid connection of the converter. Practical value. This converter can be implemented for photovoltaic applications for obtaining the bipolar DC output from the DC source.Вступ. В останні роки використання електроенергії значно зросло, оскільки потреби в електроенергії та навантаження збільшились. Тому дослідники зосередилися на виробництві електроенергії з відновлюваних джерел, щоб сприяти стійкому зеленому середовищу. Через меншу вартість та більш надійну високоефективну систему зі зменшеним використанням обладнання набули популярності фотоелектричні однофазні системи, підключені до мережі. Новизна пропонованих перетворювачів полягає у зниженні загальних втрат потужності та аналізі характеристик перетворювача при різних індексах модуляції, а також у зменшенні гармонік з використанням методу широтно-імпульсної модуляції синусоїдального типу для інверторів як Т-типу, так і F-типу. Інтерес роботи полягає в об'єднанні двох перетворювачів постійного струму з однаковою вихідною напругою, щоб мати менше використання потужності трансформатора. Це дозволило розробити нову мережу перетворювачів постійного струму шляхом об'єднання загальних вхідних вузлів перетворювача CUK та SEPIC. Мета. Подібна структура обох перетворювачів дозволила легко поєднати вхідні каскади та отримати біполярний вихідний сигнал. Методи. Тут ми можемо отримати біполярний вихід без використання трансформатора, що мінімізує загальний розмір пропонованої системи. У цій статті пропонується комбінований безтрансформаторний інвертор на основі CUK-SEPIC, підключений до мережі, для фотоелектричних застосувань. Результати. Пропонований перетворювач моделюється за допомогою MATLAB, результати обговорюються. Далі схема розширена інвертором F-типу потужністю 1 кВт, щоб продемонструвати підключення перетворювача до мережі. Практична цінність. Цей перетворювач може бути реалізований для фотоелектричних застосувань для отримання біполярного виходу постійного струму джерела постійного струму

Integrated fuzzy and phase shift controller for output step voltage control in multilevel inverter with reduced switch count

A modified multilevel inverter with a configurable level generation is proposed in this paper. The MLI is composed of a modified boost converter at the front end followed by a level generation circuit and a H-bridge configuration. The front-end converter is biased with a PV source with a Hybrid boost resonant converter. The switches are triggered out of phase through a MPP tracker which uses Fractional INC MPPT. The secondary side of the circuit is composed of a derived voltage doubler along with the voltage regulator. The output of the doubler is regulated through a level converter which integrates a fuzzy controller and a phase shift controller. The modified multilevel inverter uses a low-voltage PV source as input and generates a variable-step multilevel output voltage with lower harmonic distortion and it is suitable for low-power PV applications

A Current Fed Two-Inductor Boost ConverterWith an Integrated Magnetic Structure and Passive Lossless Snubbers for Photovoltaic Module Integrated Converter Applications

In this paper, a photovoltaic (PV) module integrated converter is implemented with a current fed two-inductor boost converter cascaded with a line frequency unfolder. The current source is a sinusoidally modulated two-phase buck converter with an interphase transformer. The boost cell operates at a fixed duty ratio and has an integrated magnetic structure. The two inductors and the transformer are integrated into one magnetic core. Passive lossless snubbers are employed to recover the energy trapped in the transformer leakage inductance and to minimize the switching losses. The two-inductor boost converter output interfaces with the mains via an unfolding stage, where the MOSFETs are driven by the PV gate drivers. Experimental results are provided for a 100-W converter developing a single phase 240-V 50-Hz output