koz"Вестник Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева"Bulletin of Manash Kozybayev North Kazakhstan University2958-003X2958-0048М. Қозыбаев атындағы СҚУ10.54596/2958-0048-2024-4-176-182koz-1900Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESАнализ топологий реализации многоуровневого инвертораAnalysis of multilevel inverter implementation topologieshttps://orcid.org/0000-0003-2432-7983МолдахметовС. С.MoldakhmetovS. S.

Молдахметов Саят Сайранович - доцент кафедры "Энергетика и радиоэлектроника", PhD, радиотехника, электроника и телекоммуникации

Петропавловск

Сorresponding author, PhD, Associate Professor of the Department of Energetic and radioelectronics

Petropavlovsk

ssmoldahmetov@ku.edu.kzГаголинаО. С.GagolinaО. S.

Гаголина Ольга Сергеевна - ст. преподаватель, кафедра "Энергетика и радиоэлектроника", магистр

Петропавловск

M.Sc., senior lecturer of the Department of Energetic and radioelectronics

Petropavlovsk

osgagolina@ku.edu.kzДоскужиновЕ. Т.DoskuzhinovE. Т.

Доскужинов Ербол Тлекбаевич - магистрант СКУ специальности 7M07110 Робототехнические, интеллектуальные системы и приборостроение

Петропавловск

Student

Petropavlovsk

bokakz1603@gmail.comНАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»КазахстанManash Kozybayev North Kazakhstan University NPLCKazakhstan20242811202404 (64)176182Copyright © Молдахметов С.С., Гаголина О.С., Доскужинов Е.Т., 20242024Молдахметов С.С., Гаголина О.С., Доскужинов Е.Т.Moldakhmetov S.S., Gagolina О.S., Doskuzhinov E.Т.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.ku.edu.kz/jour/article/view/1900

В статье представлен сравнительный анализ топологий многоуровневых инверторов с акцентом на количество силовых компонентов, необходимых для реализации каждой схемы в зависимости от числа уровней выходного напряжения. Рассмотрены наиболее популярные топологии, включая многоуровневый инвертор с ограничительными диодами, инвертор с переключаемыми конденсаторами, каскадный мостовой инвертор, а также топология на основе коммутатора уровней. Показано, что топология на основе коммутатора уровней требует минимальное количество силовых компонентов, что снижает затраты на реализацию и делает конструкцию более компактной и экономически эффективной при большом числе уровней напряжения. Результаты исследования могут быть полезны при выборе оптимальной схемы многоуровневого инвертора для потребители электрической энергии, требующих высокого качества выходного напряжения.

The article presents a comparative analysis of multilevel inverter topologies, emphasizing the number of power components required for each configuration depending on the number of output voltage levels. The most popular topologies are considered, including the diode-clamped multilevel inverter, the flying capacitor inverter, the cascaded H-bridge inverter, and the level-shifted switch topology. It is shown that the level-shifted switch topology requires the minimum number of power components, which reduces implementation costs and makes the design more compact and economically efficient, especially for high voltage levels. The research results may be useful in selecting the optimal multilevel inverter configuration for power consumers that require high-quality output voltage. 

многоуровневый инверторсиловая электроникатопология инверторакоэффициент нелинейных искаженийпреобразование напряженияэкономическая эффективностьmultilevel inverterpower electronicsinverter topologytotal harmonic distortionvoltage conversioncost efficiencyДанное исследование финансировалось Комитетом науки МНВО РК (грант № AP13268732)ReferencesYasmeena, G. Tulasi Ram Das. Cascaded Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. International Journal of Scientific and Engineering Research. 2013. - № 4(8) - P. 353-367.Yasmeena, G. Tulasi Ram Das. Cascaded Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. International Journal of Scientific and Engineering Research. 2013. - № 4(8) - P. 353-367.Bindeshwar Singh, Nupur Mittal, K.S. Verma, Deependra Singh, S. P. Singh, Rahul Dixit, Manvendra Singh, Aanchal Baranwal. Multi-level inverter: a literature survey on topologies and control strategies. International Journal of Reviews in Computing. - 2012. - №10. - P. 1-16.Bindeshwar Singh, Nupur Mittal, K.S. Verma, Deependra Singh, S. P. Singh, Rahul Dixit, Manvendra Singh, Aanchal Baranwal. Multi-level inverter: a literature survey on topologies and control strategies. International Journal of Reviews in Computing. - 2012. - №10. - P. 1-16.Mamatha Sandhu, Tilak Thakur. Multilevel Inverters: Literature Survey - Topologies, Control Techniques and Applications of Renewable Energy Sources - Grid Integration. Journal of Engineering Research and Applications. - 2014. - 4(3). - P. 644-652Mamatha Sandhu, Tilak Thakur. Multilevel Inverters: Literature Survey - Topologies, Control Techniques and Applications of Renewable Energy Sources - Grid Integration. Journal of Engineering Research and Applications. - 2014. - 4(3). - P. 644-652Isembergenov N.T., Moldahmetov S.S. Insepov D.G., Sposob realizacii mnogourovnevogo silovogo invertora na baze IGBT / Nauchnyj zhurnal «Vestnik Kazahstansko-Britanskogo tekhnicheskogo universheta» №4 (35), 2015. - S. 95-100.Isembergenov N.T., Moldahmetov S.S. Insepov D.G., Sposob realizacii mnogourovnevogo silovogo invertora na baze IGBT / Nauchnyj zhurnal «Vestnik Kazahstansko-Britanskogo tekhnicheskogo universheta» №4 (35), 2015. - S. 95-100.Sayat Moldakhmetov, Nalik Issembergenov, Dauren Insepov and Seitzhan Orynbayev. Implementation of multilevel power inverter / ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2016. - Vol. 11, №11. - P. 6886-6890.Sayat Moldakhmetov, Nalik Issembergenov, Dauren Insepov and Seitzhan Orynbayev. Implementation of multilevel power inverter / ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2016. - Vol. 11, №11. - P. 6886-6890.Rosli Omar, Mohammed Rasheed, Marizan Sulaiman, Ahmed Al-Janad. A Study of a Three Phase Diode Clamped Multilevel Inverter Performance for Harmonics Reduction. MAGNT Research Report. - 2014. - 2 (4). - P. 62-71.Rosli Omar, Mohammed Rasheed, Marizan Sulaiman, Ahmed Al-Janad. A Study of a Three Phase Diode Clamped Multilevel Inverter Performance for Harmonics Reduction. MAGNT Research Report. - 2014. - 2 (4). - P. 62-71.Maheshkumar N., Maheskumar V., Divya M. The new topology in Flying Capacitor Multilevel Inverter // 2013 International Conference on Computer Communication and Informatics, 2013. - P. 1-6.Maheshkumar N., Maheskumar V., Divya M. The new topology in Flying Capacitor Multilevel Inverter // 2013 International Conference on Computer Communication and Informatics, 2013. - P. 1-6.Ebrahim Babaei, Somayeh Alilu and Sara Laali. A New General Topology for Cascaded Multilevel Inverters with Reduced Number of Components Based on Developed H-Bridge. IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2014. - 61(8). - P. 3932-3939.Ebrahim Babaei, Somayeh Alilu and Sara Laali. A New General Topology for Cascaded Multilevel Inverters with Reduced Number of Components Based on Developed H-Bridge. IEEE Transactions on Industrial Electronics. - 2014. - 61(8). - P. 3932-3939.Sayat Moldakhmetov, Nalik Issembergenov and Abdurazak Kasymov. Multilevel inverter based on level switch and H-bridge / ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, - 2015. - Vol. 10, №16. - P. 6884-6887.Sayat Moldakhmetov, Nalik Issembergenov and Abdurazak Kasymov. Multilevel inverter based on level switch and H-bridge / ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, - 2015. - Vol. 10, №16. - P. 6884-6887.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.