Measurement of Very Small Variation of Effective Resistance of MOSFET Deputed in Active Microgrid Inverter Operation

Abstract

Польові транзистори метал-оксид-напівпровідник (MOSFET) є важливими компонентами звичайних силових електронних перетворювачів, які використовуються в інверторних системах мікромережі (MG) завдяки їх ефективності, швидкому перемиканню та компактному розміру. Мікромережеві інвертори (MGI) є життєво важливими для розподілених енергетичних систем (DES), перетворюючи електроенергію постійного струму з відновлюваних джерел у змінну. H-мостовий інвертор (HBI) у режимі MG забезпечує двонаправлений потік електроенергії, забезпечуючи як прив’язану до мережі, так і незалежну роботу. Несправність MOSFET у SPHBI може спричинити зміну ефективного опору MOSFET (MER). На надійність, безпеку та продуктивність системи MG можуть негативно вплинути збої MOSFET в H-мостовому інверторі. Ефективна система виявлення несправностей повинна бути включена в MGI, щоб зменшити вплив збоїв MOSFET. У цій статті представлено підхід до виявлення швидкої відмови перемикача MOSFET (MSF) в однофазному Н-мостовому інверторі MG, пов’язаному з фотоелектричною (PV) системою. Щоб ідентифікувати MSF, вихідний струм SPHBI був проаналізований за допомогою швидкого перетворення Фур’є (FFT). Для різних рівнів несправності було вивчено вплив MSF на компонент постійного струму (DCC), фундаментальний компонент струму (FCC), повне гармонійне спотворення струму (THCD) і субгармоніки (SHs). На основі найкращих атрибутів була зроблена спроба успішно розпізнати MSF, що також дозволяє вимірювати MER під час MSF. Крім того, запропоновано алгоритм виявлення MSF.

Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs) are essential components of conventional power electronic converters used in microgrid (MG) inverter systems because of their efficiency, quick switching, and compact size. Microgrid inverters (MGIs) are vital to distributed energy systems (DESs), converting DC electricity from renewable sources into AC. An H-bridge inverter (HBI) in MG operation permits bidirectional power flow, enabling both grid-tied and independent operation. A MOSFET fault in SPHBI may cause a change in the MOSFET's effective resistance (MER). Reliability, safety, and performance of the MG system can all be negatively impacted by MOSFET failures in an Hbridge inverter. An effective fault detection system should be included in the MGI to lessen the impact of MOSFET failures. An approach to detecting a prompt MOSFET switch failure (MSF) in a single-phase Hbridge MG inverter associated with a photovoltaic (PV) system is presented in this article. To identify MSF, the SPHBI’s output current was analyzed using the Fast Fourier Transform (FFT). For varying fault levels, the effects of MSF on the DC component (DCC), fundamental current component (FCC), Total Harmonic Current Distortion (THCD), and subharmonics (SHs) have been studied. Based on the best-fit attributes, an attempt has been made to successfully recognize the MSF that also enables the measurement of MER during MSF. Furthermore, an algorithm for MSF detection has been suggested.