A New High Efficient Transformerless Inverter for Single Phase Grid-tied Photovoltaic System with Reactive Power Control
Monirul Islam Power Electronics and Renewable Energy Research Laboratory (PEARL)
Department of Electrical Engineering University of Malaya Kuala Lumpur, Malaysia
Abstract—There has been an increasing interest in transformerless inverter for grid-tied photovoltaic (PV) system due to low cost, high efficiency, less weight, etc. Therefore, many transformerless topologies have been proposed and verified with real power injection only. Recently, almost every international regulation has imposed that a definite amount of reactive power should be handled by the grid-tied PV inverter. According to the standard VDE-AR-N 4105, grid-tied PV inverter of power rating below 3.68kVA, should attain power factor (PF) from 0.95 leading to 0.95 lagging. In this paper, a new high efficient transformerless topology is proposed for grid-tied PV system. The new topology structure and detail operation principle with reactive power flow is described. The proposed circuit structure does not lead itself to the reverse recovery issues which allow utilizing MOSFET switches to increase the overall efficiency. Finally, to validate the proposed topology, a 1kW laboratory prototype is built and tested. The experimental results show that the proposed topology can inject reactive power into utility grid without any additional current distortion and leakage current. The maximum efficiency and European efficiency of the proposed topology is measured and found to be 98.54% and 98.27%, respectively.
Keywords—common mode, converter, high efficient, leakage current, reactive power, transformerless.
LINK ORIGINAL WEB
https://umexpert.um.edu.my/file/publication/00005361_125971.pdf
Possui graduação em Engenharia Elétrica (2012), mestrado (2014) e doutorado (2017) pela Universidade Federal de Santa Maria. Atua principalmente nos seguintes temas: projeto e segurança de sistemas fotovoltaicos, conversores estáticos aplicados a sistemas fotovoltaicos e gerenciamento de potência/energia de sistemas híbridos. De 2012 a 2015, foi sócio-fundador da empresa Sonnen Energia. Atualmente é professor da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM - Campus Cachoeira do Sul). É membro da IEEE, da Associação Gaúcha de Energia Solar (AGESOLAR) e da Associação Brasileira de Geração Distribuída (ABGD).
Possui graduação em Licenciatura com ênfase em Eletricidade (1978), graduação em Engenharia Elétrica (1978), mestrado em Engenharia Elétrica (1981), todos pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e doutorado em Engenharia Elétrica pelo Institut National Polytechnique de Toulouse, França (1986). Galgou todos os níveis da carreira de magistério por concurso público, chegando a Professor Titular em janeiro de 1993. Atualmente é líder do INEP (Instituto de Eletrônica de Potência), e professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina, onde leciona disciplinas de graduação e pós-graduação. Foi Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica da UFSC por dois mandatos entre abril de 2007 a abril de 2011. Foi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico da UFSC. Sócio Fundador da SOBRAEP (Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência). Foi Presidente da SOBRAEP (Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência). Já desenvolveu vários projetos tecnológicos em parceria com Empresas Nacionais. É membro das Sociedades: SOBRAEP, SBA e IEEE. É credenciado pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFSC para orientar alunos em dissertação de mestrado e em tese de doutorado. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica de Potência, atuando principalmente nos seguintes temas: conversores estáticos CC-CC e CC-CA, correção de fator de potência, qualidade de energia, processamento eletrônico da energia elétrica, redes ativas de distribuição, sistemas de geração distribuída, microrredes CC e CA, simulação de conversores estáticos e acionamentos elétricos. Possui em torno de 300 artigos científicos. Publicou dois livros nacionais na área de Eletrônica de Potência e dois capítulos de livros internacionais na área de processamento eletrônico da energia solar fotovoltaica.
Engenheiro Eletricista formado pela Universidade Federal do Pará e Doutor pelo Programa de Pós-graduação em Energia da Universidade de São Paulo. É secretário do Comitê de Estudos em Sistemas Fotovoltaicos do COBEI/ABNT e membro diretor da Associação Brasileira de Energia Solar. Trabalha nas áreas de engenharia elétrica, sistemas fotovoltaicos e energias renováveis, em aplicações isoladas e conectadas à rede.