1
مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی، بابل، ایران
2
مهندسی برق، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری تهران،ایران
10.22034/joae.2023.379063.1152
چکیده
این مقاله به معرفی شماتیک و ساختار جدید یک موج‌ساز (اینورتر) چندسطحی 115 ولت AC با فرکانس خروجی 400 هرتز برای استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما و سامانه توزیع توان الکتریکی هواپیما می‌پردازد. توان ورودی این مبدل از طریق اتصال به باس DC هواپیما و یا توسط یک پاد مجهز به توربین بادی و ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم تامین می‌گردد. به‌منظور تثبیت ولتاژ متغیر تولید شده توسط توربین بادی، از یک مبدل افزاینده درهم بهره‌گیری شده است. افزون بر این، طراحی مبدل مورد نظر به نحوی صورت گرفته که در مقایسه با سایر مبدل‌‌های مرسوم و جدید، دارای تعداد قطعات کمتری می‌باشد. مبدل پیشنهادی قادر به تولید شکل موج ولتاژ خروجی 25-سطحی با قابلیت افزایش ولتاژ ورودی می‌باشد. عدم نیاز به فیلتر در خروجی مبدل به علت اعوجاج هارمونیکی کل بسیار پایین این مبدل و مطابق بودن آن با استاندارد IEEE 519-2022 از دیگر ویژگی‌های شایان توجه مبدل ارائه شده است. این ویژگی سبب کاهش چشم‌گیر وزن و حجم منبع تغذیه هواپیما در مقایسه با سایر ساختارهای موجود می‌شود که به طور خاص برای کاربرد هوایی، در هر دو نوع نظامی و تجاری اهمیتی دوچندان می‌یابد. کارایی و عملکرد ساختار پیشنهادی تحت شرایط تغییر بار و تغییر سرعت باد و هواپیما در هنگام اتصال به توربین بادی و ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم در محیط شبیه‌سازی MATLAB/SIMULINK بررسی و تایید شده است.
[1] M. T. Fard, J. He, H. Huang, and Y. Cao, “Aircraft Distributed Electric Propulsion Technologies - A Review,” IEEE Trans. Transp. Electrif., vol. 8, no. 4, pp. 4067–4090, 2022.
[2] J. John and J. Jose, “A three phase step up multilevel inverter for aircraft applications,” in International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques, ICEEOT 2016, 2016, pp. 405–408.
[3] A. Syukri Mohamad and N. Mariun, “Simulation of a 115V, 400Hz aircraft inverter based on cascaded multilevel inverter topology,” Int. Rev. Model. Simulations, vol. 5, no. 1, pp. 164–170, 2012.
[4] V. Patel, C. Buccella, and C. Cecati, “Analysis and implementation of multilevel inverter for full electric aircraft drives,” Energies, vol. 13, no. 22, 2020.
[5] V. Biagini, P. Zanchetta, M. Odavic, M. Sumner, and M. Degano, “Control and modulation of a multilevel active filtering solution for variable-speed constant-frequency more-electric aircraft grids,” IEEE Trans. Ind. Informatics, vol. 9, no. 2, pp. 600–608, 2013.
[6] C. Cecati, F. Ciancetta, and P. Siano, “A multilevel inverter for photovoltaic systems with fuzzy logic control,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, no. 12, pp. 4115–4125, 2010.
[7] H. Mortazavi, H. Mehrjerdi, M. Saad, S. Lefebvre, D. Asber, and L. Lenoir, “A Monitoring Technique for Reversed Power Flow Detection with High PV Penetration Level,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 6, no. 5, pp. 2221–2232, 2015.
[8] M. Seyedmahmoudian, S. Mekhilef, R. Rahmani, R. Yusof, and E. T. Renani, “Analytical modeling of partially shaded photovoltaic systems,” Energies, vol. 6, no. 1, pp. 128–144, 2013.
[9] P. Omer, J. Kumar, and B. S. Surjan, “A Review on Reduced Switch Count Multilevel Inverter Topologies,” IEEE Acces, vol. 8, pp. 22281–22302, 2020.
[10] P. Schmollgruber et al., “Multidisciplinary exploration of dragon: An onera hybrid electric distributed propulsion concept,” 2019.
[11] J. L. Freeman and B. T. Schiltgen, “Eco-150-300 design and performance: A tube-and-wing distributed electric propulsion airliner,” 2019.
[12] C. N. Wang, W. C. Lin, and X. K. Le, “Modelling of a PMSG wind turbine with autonomous control,” Math. Probl. Eng., vol. 2014, 2014.
[13] A. Urtasun, P. Sanchis, I. San Martín, J. López, and L. Marroyo, “Modeling of small wind turbines based on PMSG with diode bridge for sensorless maximum power tracking,” Renew. Energy, vol. 55, pp. 138–149, 2013.
[14] M. Hassani, E. Azimi, A. Khodaparast, J. Adabi, and E. Pouresmaeil, “Fault-Tolerant Operation Strategy for Reliability Improvement of a Switched-Capacitor Multilevel Inverter,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 69, no. 10, pp. 9916–9926, 2022.
[15] A. J. Davison, I. D. Reid, N. D. Molton, and O. Stasse, “MonoSLAM: Real-time single camera SLAM,” IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., 2007.
[16] E. Azimi et al., “X-type step-up multi-level inverter with reduced component count based on switched-capacitor concept,” Electron., vol. 9, no. 12, pp. 1–18, 2020.
[17] M. Saeedian, J. Adabi, and S. M. Hosseini, “Cascaded multilevel inverter based on symmetric-asymmetric DC sources with reduced number of components,” IET Power Electron., vol. 10, no. 12, pp. 1468–1478, 2017.
[18] R. Agrawal and S. Jain, “Multilevel inverter for interfacing renewable energy sources with low/medium- and highvoltage grids,” IET Renew. Power Gener., vol. 11, no. 14, pp. 1822–1831, 2017.
[19] C. H. Hsieh, T. J. Liang, S. M. Chen, and S. W. Tsai, “Design and Implementation of a Novel Multilevel DC-AC Inverter,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 52, no. 3, pp. 2436–2443, 2016.
[20] M. R. J. Oskuee, M. Karimi, S. N. Ravadanegh, and G. B. Gharehpetian, “An Innovative Scheme of Symmetric Multilevel Voltage Source Inverter with Lower Number of Circuit Devices,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 62, no. 11, pp. 6965–6973, 2015.
[21] A. Khoshkbar Sadigh, M. Abarzadeh, K. A. Corzine, and V. Dargahi, “A New Breed of Optimized Symmetrical and Asymmetrical Cascaded Multilevel Power Converters,” IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron., vol. 3, no. 4, pp. 1160–1170, 2015.
[22] M. Ali, M. Tariq, R. K. Chakrabortty, M. J. Ryan, B. Alamri, and M. A. Bou-Rabee, “11-Level Operation with Voltage-Balance Control of WE-Type Inverter Using Conventional and DE-SHE Techniques,” IEEE Access, vol. 9, pp. 64317–64330, 2021.
[23] A. Priyadarshi, P. K. Kar, and S. B. Karanki, “A Single Source Transformer-Less Boost Multilevel Inverter Topology with Self-Voltage Balancing,” in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 56, no. 4, pp. 3954–3965, 2020.
بشتر, حسین, & ناطقی, علیرضا. (1402). اینورتر جدید سوئیچ کاهش یافته 115ولتی، 400هرتز جهت استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما. نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25(2), 85-100. doi: 10.22034/joae.2023.379063.1152
MLA
حسین بشتر; علیرضا ناطقی. "اینورتر جدید سوئیچ کاهش یافته 115ولتی، 400هرتز جهت استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما". نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25, 2, 1402, 85-100. doi: 10.22034/joae.2023.379063.1152
HARVARD
بشتر, حسین, ناطقی, علیرضا. (1402). 'اینورتر جدید سوئیچ کاهش یافته 115ولتی، 400هرتز جهت استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما', نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 25(2), pp. 85-100. doi: 10.22034/joae.2023.379063.1152
VANCOUVER
بشتر, حسین, ناطقی, علیرضا. اینورتر جدید سوئیچ کاهش یافته 115ولتی، 400هرتز جهت استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما. نشریه علمی پژوهشی مهندسی هوانوردی, 1402; 25(2): 85-100. doi: 10.22034/joae.2023.379063.1152
)
