Grid-tied Multilevel Inverter with Phase-locked Loop Algorithm

• Martinez-Montejano, Roberto ^[1] ; Álvarez-Maldonado, Osbaldo-Ulisses ^[1] ; Jaime-Rodríguez, José-Jimmy ^[1] ; González-Badillo, Germánico ^[1] ; Campos-Cantón, Isaac ^[1] ; Martínez-Montejano, Misael-Francisco ^[2]
  1. [1] Universidad Autónoma de San Luis Potosí

     Universidad Autónoma de San Luis Potosí

     México

     
  2. [2] Oak Ridge National Laboratory

     Oak Ridge National Laboratory

     Estados Unidos

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería, ISSN-e 2357-5328, ISSN 0121-1129, Vol. 31, Nº. 60 (April-June 2022 (Continuous Publication)), 2022
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Inversor multinivel enlazado a la red eléctrica mediante un algoritmo de fijación de fase
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• Resumen
  • español

    Un inversor multinivel es un dispositivo electrónico capaz de cambiar energía de corriente directa a energía de corriente alterna con voltaje y frecuencia establecidas por el usuario. Son ideales para conectar fuentes de energía renovables con la red eléctrica, plantas de energía y redes eléctricas inteligentes. Es necesario contar con el voltaje balanceado y sincronizado con la red para su correcto funcionamiento. Este artículo muestra la sincronización de la salida de voltaje del inversor con la red eléctrica utilizando un algoritmo de fijación de fase basado en un observador adaptable. El algoritmo propuesto puede funcionar ante incertidumbres de la red como el ruido y genera una señal de referencia para la modulación utilizada por el inversor. El algoritmo propuesto es robusto y computacionalmente eficiente, ya que puede ser implementado a través de elementos básicos como amplificadores operacionales, resistencias y capacitores, reduciendo la dificultad de ejecutarlo en un sistema.

  • English

    A multilevel inverter is an electronic device capable of changing direct current energy to alternant current energy with a voltage and frequency established by the user. They are ideal for connecting renewable energy sources to the AC grid, energy plants, and smart grids. The voltage must be balanced and synchronized with the electrical network for adequate performance. This paper shows the voltage synchronization between an inverter output voltage and the AC grid using a phase-locked loop based on an adaptive observer. The proposed algorithm can perform under grid uncertainties such as noise and generates a reference signal for the modulation used in the inverter. The algorithm is robust and computationally efficient and can be implemented through basic elements such as operational amplifiers, resistors, and capacitors, reducing its difficulty in executing it in a system.