Wind power generation has increased in the past twenty years due to the development of power electronic converters. Power generation through wind has advantages over other renewable sources, such as having more efficiency, being pollution-free, and its abundant availability. Power electronic converters play a vital role in the wind energy conversion system. This paper presents a wind-electric system with a permanent magnet synchronous generator, diode rectifier, DC-DC converter (buck-Boost or Cuk converter), and a three-phase five-level inverter. The five-level inverter is a modified form of a cascaded H-bridge inverter that uses a single DC source as an input irrespective of several levels and phases. As the wind speed changes, the Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) voltage and frequency changes, but for practical applications, these changes should not be allowed; hence, a voltage controller is used that maintains the output voltage of a DC converter, andthus a constant AC output is obtained. The DClink voltage is maintained at the desired voltage by a Proportional plus Integral (PI)-based voltage controller. The DC link voltage fed to the multilevel inverter (MLI) is converted to AC to feed the load. The MLI is controlled with a new Selected Harmonic Elimination (SHE), which decreases the total harmonic distortion (THD). The system is simulated with an Resistive plus Inductive (RL)load and is tested experimentally with the same load;the results prove that the Cuk converter has a better efficiency compared to the Buck-Boost converter, and the system has less THD when compared with the conventional SHE Pulse Width Modulation (PWM) technique.

中文翻译：

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风电系统单直流源五电平多电平逆变器的谐波降低与直流电压调节相结合

在过去的二十年中，由于电力电子转换器的发展，风力发电量有所增加。通过风能发电具有优于其他可再生资源的优势，例如效率更高，无污染且可用性高。电力电子转换器在风能转换系统中起着至关重要的作用。本文提出了一种风电系统，该系统具有永磁同步发电机，二极管整流器，DC-DC转换器（降压-升压或Cuk转换器）和三相五电平逆变器。五电平逆变器是级联H桥逆变器的改进形式，该逆变器使用单个直流电源作为输入，而与多个电平和相位无关。随着风速的变化，永磁同步发电机（PMSG）的电压和频率也会发生变化，但对于实际应用而言，这些更改不应被允许；因此，使用电压控制器来维持DC转换器的输出电压，从而获得恒定的AC输出。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。因此，使用电压控制器来维持DC转换器的输出电压，从而获得恒定的AC输出。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。因此，使用电压控制器来维持DC转换器的输出电压，从而获得恒定的AC输出。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。使用电压控制器来维持DC转换器的输出电压，从而获得恒定的AC输出。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。使用电压控制器来维持DC转换器的输出电压，从而获得恒定的AC输出。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。DClink电压通过基于比例加积分（PI）的电压控制器保持在所需的电压。馈入多电平逆变器（MLI）的直流母线电压被转换为交流电以馈入负载。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。MLI由新的选定谐波消除（SHE）控制，从而降低了总谐波失真（THD）。该系统在电阻加电感（RL）负载下进行了仿真，并在相同负载下进行了实验测试；结果证明，与Buck-Boost转换器相比，Cuk转换器具有更高的效率，而与之相比，该系统的THD较小。传统的SHE脉宽调制（PWM）技术。