Multiphase Parallel Interleaved And Primary-Parallel Secondary-Series Forward Micro-Inverter Comparison.

Using multiphase technique is interesting in PV AC-module application due to light-load efficiency improvement by applying phase shedding, and the possibility of low-profile implementation. This paper presents a comparison, in terms of size and efficiency, of the parallel interleaved and the parallel-series connected multiphase configurations, as a function of the number of phases, for a forward micro-inverter operated in DCM. 8-phase prototypes of both multiphase configurations are built and compared between them and with the single phase forward micro-inverter, validating the presented analysis

Current Mode with RMS Voltage and Offset Control Loops for a Single-Phase Aircraft Inverter Suitable for Parallel and 3-Phase Operation Modes

Rms voltage regulation may be an attractive possibility for controlling power inverters. Combined with a Hall Effect sensor for current control, it keeps its parallel operation capability while increasing its noise immunity, which may lead to a reduction of the Total Harmonic Distortion (THD). Besides, as voltage regulation is designed in DC, a simple PI regulator can provide accurate voltage tracking. Nevertheless, this approach does not lack drawbacks. Its narrow voltage bandwidth makes transients last longer and it increases the voltage THD when feeding non-linear loads, such as rectifying stages. On the other hand, the implementation can fall into offset voltage error. Furthermore, the information of the output voltage phase is hidden for the control as well, making the synchronization of a 3-phase setup not trivial. This paper explains the concept, design and implementation of the whole control scheme, in an on board inverter able to run in parallel and within a 3-phase setup. Special attention is paid to solve the problems foreseen at implementation level: a third analog loop accounts for the offset level is added and a digital algorithm guarantees 3-phase voltage synchronization

Control en modo corriente y tensión eficaz con lazo de offset para inversor monofásico embarcado en aviones adecuado para funcionamiento en paralelo y conexión trifásica

La incorporación de un lazo de tensión eficaz de (RMS) es una posibilidad atractiva para el control de inversores de potencia de una manera sencilla. Si se combina con un control en modo corriente usando una sonda de efecto Hall, el ruido de modo común de la etapa de potencia transmitido al control puede ser reducido, mejorando la distorsión armónica total (THD) y manteniendo la posibilidad de operación en paralelo. Además, al estar el control de tensión definido sobre baja frecuencia (DC), obtener una gran ganancia a la frecuencia de interés (0Hz) es sencilla con control basado en PI, lo cual garantiza una onda de tensión de salida a 400Hz sin error, a costa de un peor desempeño ante transitorios y ante cargas no lineales. Sin embargo, la implementación de una estrategia de control de esta naturaleza puede provocar la aparición de offset en la salida. Por otra parte, el esquema oculta la información de la fase de la onda de tensión de salida, necesaria para sincronizar tres módulos monofásicos en un montaje trifásico. En este artículo el diseño e implementación del sistema completo es abordado, resolviendo los inconvenientes mencionados mediante un tercer lazo analógico de control para el offset y un algoritmo de sincronización implementado en una FPGA

Single-Stage Grid-Connected Forward Microinverter with Boundary Mode Control

This paper presents a microinverter to be integrated into a solar module. The proposed solution combines a forward converter and a constant off-time boundary mode control, providing MPPT capability and unity power factor in a single-stage converter. The transformer structure of the power stage remains as in the classical DC-DC forward converter. Transformer primary windings are utilized for power transfer or demagnetization depending on the grid semi-cycle. Furthermore, bidirectional switches are used on the secondary side allowing direct connection of the inverter to the grid. Design considerations for the proposed solution are provided, regarding the inductance value, transformer turns ratio and frequency variation during a line semi-cycle. The decoupling of the twice the line frequency power pulsation is also discussed, as well as the maximum power point tracking (MPPT) capability. Simulation and experimental results for a 100W prototype are enclose

Dynamic Analysis of a Boost Converter With Ripple Cancellation Network by Model-Reduction Techniques.

The boost topology with ripple cancellation network allows input and output current ripples attenuation, which means the suppression of the input filter and a high reduction of the output filter. However, to achieve the ripple cancellation, the complexity and the number of components of the converter need to be increased as compared with the conventional boost. A detailed analysis is developed to specify the advantages and disadvantages of this topology. This paper presents the averaged model that derives the complex transfer function of the topology. The theoretical transfer function is obtained. Due to the complexity of the seventh order transfer function that is obtained, a simplified second-order transfer function is calculated to simplify control design calculations. A comparison between the analyzed topology and a conventional boost in terms of weight and losses is carried out. To estimate the current ripple calculation, it is proposed to use the ripple theorem, which allows an estimation of the efficiency of the cancellation network using the averaged model. A prototype to validate ripple cancellation and the dynamic analysis is developed. Measured waveforms and Bode plots are enclosed. Current ripple cancellation at the input and output in both conduction modes of the converter is also validated

Análisis y modelado de una topología elevadora con red de cancelación de rizado

La topología elevadora con red de cancelación de rizado a la entrada permite anular el rizado de corriente a la entrada y a la salida del convertidor, lo cual permitiría reducir o incluso eliminar (a la entrada del convertidor) los respectivos filtros. Esta característica es ventajosa para algunas aplicaciones, como puede ser la espacial, pero para lograrlo se incrementa la complejidad y el número de componentes del convertidor. En este artículo se presenta el modelo promediado con el que se obtiene la compleja función de transferencia de la topología y el prototipo construido para la verificación de la cancelación del rizado en diversas condiciones de funcionamiento. Asimismo se han validado los resultados obtenidos con el modelo promediado mediante su comparación con las medidas de los diagramas de Bode

Sistema autónomo de generación de energía mediante el accionamiento de pedales

En este artículo se presenta un sistema de alimentación autónomo que gestiona la energía generada por el accionamiento de unos pedales acoplados a un generador de continua. La gestión energética se realiza mediante un control en banda de histéresis que regula el par mecánico que debe realizar el usuario, complementado con un almacenamiento intermedio de energía. El sistema de alimentación aquí presentado se ha desarrollado para una aplicación concreta, la alimentación de un ordenador portátil. Por ello se ha caracterizado el consumo del mismo, así como la energía suministrada por los pedales utilizados para la generación de la potencia necesaria

Solar Cybertech: competición de coches con control digital alimentados desde un panel solar

En el año 2007 se celebró la primera edición de Solar Cybertech, un concurso constituido como asignatura, en el cual equipos de estudiantes toman contacto con la electrónica y las energías renovables. Además de estos objetivos, se pretende motivar a los estudiantes en el trabajo en equipo, así como en la utilización de los conocimientos teóricos adquiridos en una aplicación práctica. El concurso consiste en diseñar y construir un vehículo alimentado desde paneles solares que sea capaz de recorrer un circuito con tramos en pendiente y sombra. Para la gestión de la energía desde los paneles solares hacia el motor del coche solar, se utilizará un convertidor cc/cc. El control del mismo será implementado digitalmente con un algoritmo de búsqueda del punto de máxima potencia

Topología Elevadora con Cancelación de Rizado: Análisis, Modelado y Comparación con el Convertidor Elevador

La topología elevadora con cancelación de rizado permite atenuar el rizado de la corriente de salida y de entrada, lo que implica la supresión del filtro de entrada y una reducción del filtro de salida. Sin embargo, para conseguir la cancelación de rizado se incrementa la complejidad y el número de componentes, por lo que se ha realizado un análisis detallado para concretar las ventajas e inconvenientes de esta topología. Este artículo presenta el análisis dinámico de la topología, para lo cual se ha obtenido el modelo promediado de la misma, así como su compleja función de transferencia, de orden siete. Dada esta complejidad se presenta una función de transferencia simplificada, de segundo orden, que permite simplificar el diseño de la etapa de control. Se ha realizado una comparación entre la topología analizada y un elevador convencional en términos de peso, pérdidas y rizado de corriente de entrada, utilizando el modelo promediado para estimar dicho rizado en la topología analizada. Para validar la cancelación de rizado y el análisis dinámico de la topología se ha construido un prototipo, adjuntándose las formas de onda y el diagrama de bode medido, validándose la cancelación de rizado a la entrada y la salida del convertidor, para los dos modos de conducción

Forward micro-inverter with primary-parallel secondary-series multicore transformer

This paper presents a primary-parallel secondary-series multicore forward micro-inverter for photovoltaic AC-module application. The proposed solution changes the number of active phases depending on the grid voltage, thus enabling the usage of low-profile unitary turns ratio transformers. Therefore, the transformers are well coupled and the overall performance of the inverter is improved. Due to the multiphase solution the number of devices increases but, the current stress and losses per device are reduced contributing to an easier thermal management. Furthermore, the decoupling capacitor is split between the phases, contributing to a low-profile solution without electrolytic capacitors suitable to be mounted in the frame of a PV module