Şebeke Bağlantılı Eviriciler için LLCL Filtre Tasarımı; Detaylı Bir Performans Analizi

Şebeke bağlantılı eviricilerde, şebekeye aktarılan akımların toplam harmonik bozunumunun %5’in altında olması gerekmektedir. Bu amaçla çıkış filtreleri kullanılmaktadır. Toplam harmonik bozunumundan başka filtrenin üzerindeki gerilim düşümü ve filtrenin reaktif güç tüketimi için de tasarım koşulları sağlanmalıdır. Bu koşulları sağlamak için çeşitli filtre tasarım yöntemleri literatürde sunulmuştur. Bu çalışmada, en önemli filtre tasarım yöntemleri ele alınmış ve L, LCL ile LLCL filtre tasarımları arasında bir performans analizi yapılmıştır. Sonuç olarak, LLCL filtrenin, bazı riskli noktalar dikkate alınmak şartıyla, daha yüksek performans ve daha düşük maliyet sağladığı ortaya çıkmıştır.

LLCL Filter Design for Grid Connected Inverters; a Detailed Performance Analysis

Currents injected into grid need to have a total harmonic distortion below 5% in grid connected inverters. To this aim, output filters are employed. For these filters, design conditions other than total harmonic distortion for voltage drop over the filter and reactive power consumption of the filter have to be also fulfilled. In literature, some filter schemes have been proposed to satisfy these conditions. In this study, the most important filter types are handled and a performance analysis between L, LCL and LLCL filter was implemented. Consequently, it is concluded that LLCL filter has higher performance and lower cost, on the condition that some risky points are considered.

___

  • [1] Liserre M., Blaabjerg F. and Hansen S.,"Design and control of an LCL-filter-based three-phase active rectifier", Industry Applications, IEEE Transactions on, 41(5):1281-1291, (2005).
  • [2] Reznik A., Simoes, M. G., Al-Durra, A. and Muyeen S. M., "LCL Filter Design and Performance Analysis for Grid Interconnected Systems",IEEE Transaction on Industry Applications, 50(2): 1225-1232, (2014).
  • [3] Wang T. C., Ye Z., Sinha G. and Yuan X., "Output filter design for a grid-interconnected three-phase inverter", In Proceeding of IEEE 34th Annual Power Electronics Specialist Conference (PESC 03), Acapulco, 779-784, (2003).
  • [4] Terzić B., Majić G.and Slutej A.,"Stability analysis of three-phase PWM converter with LCL filter by means of nonlinear model", Automatika, 51(3): 221-232, (2010).
  • [5] Renzhong X., Lie X., Junjun Z. and Jie D., "Design and research on the LCL filter in three-phase PV gridconnected inverters", International Journal of Computer and Electrical Engineering, 5(3): 322-325, (2013).
  • [6] Muhlethaler J., Schweizer M., Blattmann R., Kolar J. W. and Ecklebe A., "Optimal design of LCL harmonic filters for three-phase PFC rectifiers", Power Electronics, IEEE Transactions on, 28(7): 3114-3125, (2013).
  • [7] Rockhill A. A., Liserre M., Teodorescu R. and Rodriguez, P., "Grid-filter design for a multimegawatt medium-voltage voltage-source inverter", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58(4): 1205- 1217, (2011).
  • [8] Koutroulis E. and Blaabjerg F.,"Methodology for the optimal design of transformerless grid-connected PV inverters", IET Power Electronics, 5(8): 1491-1499, (2012).
  • [9] Araújo S. V., Engler A., Sahan B.and Antunes F. L. M.,"LCL filter design for grid-connected NPC inverters in offshore wind turbines", ICPE (ISPE), Daegu, 1133- 1138, (2007).
  • [10] Wei L., Lukaszewski R. A.,"Optimization of the main inductor in a LCL filter for three phase active rectifier", In Industry Applications Conference, 42nd IAS Annual Meeting, Conference Record of the 2007 IEEE, New Orleans, 1816-1822, (2007).
  • [11] Pena-Alzola R., Liserre M., Blaabjerg F., Ordonez M. andYongheng Y.,"LCL-Filter Design for Robust Active Damping in Grid-Connected Converters", IEEE Transactions on Industrial Informatics, 10(4): 2192- 2203, (2014).
  • [12] Husev O., Chub A., Romero-Cadaval E., RonceroClemente C.and Vinnikov D.,"Voltage Distortion Approach for Output Filter Design for Off-Grid and Grid-Connected PWM Inverters", Journal of Power Electronics,15(1): 278-287, (2015).
  • [13] Wu W., He Y.and Blaabjerg F., "An LLCL power filter for single-phase grid-tied inverter", IEEE Transactions on Power Electronics, 27(2): 782-789, (2012).
  • [14] Loh P. C., Lim S. W., Gao F. and Blaabjerg F., "Threelevel Z-source inverters using a single LC impedance network", IEEE Transactions onPower Electronics, 22(2): 706-711, (2007).
  • [15] Habetler T. G., Naik R. and Nondahl T. A.,"Design and implementation of an inverter output LC filter used for dv/dt reduction", IEEE Transactions onPower Electronics, 17(3): 327-331, (2002).
  • [16] Golubev V., "Calculation and optimization of the LCfilter of the pulse converter of an AC voltage", Tekhnichna Elektrodynamika, 1:33-37, (2012).
  • [17] Gonzalez-Castrillo P., Romero-Cadaval E., MilanésMontero M. I., Barrero-González F. and GuerreroMartínez M. A.,"A new criterion for selecting the inductors of an Active Power Line Conditioner", 2011 7th International Conference-Workshop, In Compatibility and Power Electronics (CPE), Tallinn, 167-172, (2011).
  • [18] Channegowda P. and John V.,"Filter optimization for grid interactive voltage source inverters", IEEE Transactions onIndustrial Electronics, 57(12): 4106- 4114, (2010).
  • [19] Cadaval E. R., Montero M. I. M. and González F. B.,"A modified switching signal generation technique to minimize the RMS tracking error in active filters", IEEE Transactions on Power Electronics, 20(5): 1118- 1124, (2005).
  • [20] Kim, H.and Sul S. K.,"A novel filter design for output LC filters of PWM inverters", Journal of Power Electronics, 11(1), 74-81, (2011).
  • [21] Sozer Y., Torrey D. A. and Reva S.,"New inverter output filter topology for PWM motor drives", IEEE Transactions on Power Electronics, 15(6): 1007-1017, (2000).
  • [22] Huang M., Blaabjerg F., Loh P. C. and Wu W.,"Stability analysis and active damping for LLCL-filter based gridconnected inverters", 2014 International Power Electronics Conference (IPEC-Hiroshima 2014- ECCE-ASIA), Hiroshima, 2610-2617, (2014, May).
  • [23] Dannehl J., Wessels C.and Fuchs F. W. "Limitations of voltage-oriented PI current control of grid-connected PWM rectifiers with filters", IEEE Transactions on, Industrial Electronics, 56(2): 380-388, (2009).
  • [24] SchröderD.,"Elektrische Antriebe",2, Springer-Verlag in Regelung von Antriebssystemen, Berlin, Germany, (2001).
  • [25] C. Zhang, T. Dragicevic, J.C. Vasquez, J.M. Guerrero, "Resonance damping techniques for grid-connected voltage source converters with LCL filters —Areview", IEEE International Energy Conference (ENERGYCON), Dubrovnik, 169 -176, (2014).
  • [26] Pena-Alzola R., Liserre M., Blaabjerg F. and Yang Y.,"Robust design of LCL-filters for active damping in grid converters", Industrial Electronics Society, IECON 2013-39th Annual Conference of the IEEE, Vienna, 1248-1253, (2013).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

AISI D2 Soğuk İş Takım Çeliğinin Sert Tornalanmasında Yüzey Pürüzlülüğünün Deneysel Optimizasyonu

Mustafa Karabatak, Ali Fuat KARA

Kitosan-Kil Biyonanokompozitleri

Nevin ÇANKAYA, Özlem SÖKMEN

Cholesteryl Octanoate Tek Kristalinde Işınlama ile Oluşan Radikalin ESR Tekniği Kullanılarak Belirlenmesi

Ülkü SAYIN, Sami BÜYÜKÇELEBİ, Ayhan ÖZMEN

Tozaltı Kaynak Yöntemiyle Birleştirilen Petrol ve Doğalgaz Borularının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Hakan ADA, Sinan AKSÖZ, Tayfun FINDIK, Cemil ÇETİNKAYA, Gülsün MEHMET

Çok Yanıtlı Taguchi Eniyilemesine Yönelik Bir Bilgisayar Uygulamasının Geliştirilmesi

Yusuf Tansel İÇ, Hikmet DURAN, Barış KEÇECİ, Emrecan İLİK, Berkan BİLGİÇ

Atomik Tabaka Biriktirme Metodu ile Üretilen HfO2 Tabanlı Sensörlerin Hidrojen Gaz Algılama Özelliklerinin İncelenmesi

Irmak KARADUMAN, Özlem BARİN, Dilber Esra YILDIZ, Selim ACAR

Mühendislik Bakış Açısıyla Cerrahi Robot Teknolojisinde Mevcut Durum Ve Beklentiler: Literatür Taraması

Süleyman TAŞGETİREN, Mehmet Emir YALVAÇ, Özgür VERİM

Araç Gövdesi Mimari Kesitlerinin Parametrik Tasarımı

İbrahim UTANIR, Özgür ÖZTÜRK., Emre DORUK

Dik Kesme İşleminde Kalıcı Gerilmelerin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Modellenmesi

Mehmet AYDIN.

Eş Kanallı Açısal Presleme ve Toz Metalurjisi Yöntemiyle İşlenmiş Elementel Tozlardan Yaşlandırılabilir Al-%4Cu Alaşımların Üretimi Üzerine Bir Çalışma

Gözde VAREL, Ahmet GÜRAL