Investigation on Active Power Filter based on Z-Source Inverter Topology

Abstract

Actually the power systems at all voltage levels are suffering from the proliferation of nonlinear loads. Indeed, these loads are causing the degradation of electrical power quality. One of the solutions for solving such problems is Shunt Active Power filters (SAPF). Furthermore, the SAPF topology can be improved by connecting a Photovoltaic system to the DC-link. The research of this thesis presented a novel configuration of SAPF connected to a single-stage PV system using impedance source inverters (Z-source and Quasi z-source inverters). The proposed configuration is compared to two-stage PV system based on DC-DC boost converter and evaluated in terms of; harmonic compensation, power factor improvement, MPP tracking accuracy, and short-circuit fault-tolerance. The performance of the proposed configuration is verified by simulation using Matlab/Simulink, and hardware in the loop implementation based dSPACE DS1103 board and OP5600 simulator. Les systèmes d'alimentation à tous les niveaux de tension souffrent de la prolifération de charges non linéaires. Ces charges provoquent la dégradation de la qualité de l'énergie électrique. L’une des solutions pour résoudre ces problèmes est le filtre actif parallèle de puissance. De plus, la topologie du SAPF peut être améliorée en connectant un système photovoltaïque sur le DC-link. La recherche de cette thèse a présenté une nouvelle configuration du SAPF connectée à un système PV à un étage en utilisant des onduleurs à source d'impédance (onduleurs à Z-Z-source et à Quasi source). La configuration proposée est comparée à un système PV à deux étages basé sur un convertisseur DC-DC élévateur et évaluée en termes de compensation harmonique, d'amélioration du facteur de puissance, de précision de suivi MPP, et de tolérance aux défauts de court-circuit. La performance de la configuration proposée sont vérifiées par simulation à l'aide de Matlab/Simulink, et par implémentation avec matérielle dans la boucle basée sur la carte dSPACE DS1103 et le simulateur OP5600. تعاني أنظمة الطاقة على جميع مستويات الجهد من انتشار الأحمال غير الخطية. هذه الأحمال تتسبب في تدهور جودة الطاقة. أحد الحلول لحل هذه المشاكل هو مرشحات الطاقة لنشطة التفرعیة. علاوة على ذلك ، يمكن تحسين هذه المرشحات عن طريق توصيلها بنظام كهروضوئي. قدم البحث في هذه الأطروحة تكوينًا جديدًا للمرشحات التفرعية متصل بنظام كهروضوئي أحادي المرحلة باستخدام عاكسات ذات معاوقة في المصدر (Z-source & Quasi z-source). تمت مقارنة التكوين المقترح مع نظام الكهروضوئية ذو مرحلتين بناءً على محول DC-DC وتقييمه من حيث ؛ التعويض التوافقي ، تحسين عامل القدرة ، دقة تتبع الطاقة الاعظمية ، والتسامح مع خطأ الدائرة المقصورة. تم التحقق من أداء التكوين المقترح عن طريق المحاكاة باستخدام Matlab / Simulink ، والأجهزة في الحلقة باستعمال لوحة dSPACE DS1103 ومحاكي OP5600.