In recent times, multilevel inverters are given high priority in many large industrial drive applications. However, the reliability of multilevel inverters are mainly affected by the failure of power electronic switches. In this paper, open-switch and short-switch failure of multilevel inverters and its identification using a high performance diagnostic system is discussed. Experimental and simulation studies were carried out on five level cascaded H-Bridge multilevel inverter and its output voltage waveforms were analyzed at different switch fault cases and at different modulation index values. Salient frequency domain features of the output voltage signal were extracted using the discrete wavelet transform multi resolution signal decomposition technique. Real time application of the proposed fault diagnostic system was implemented through the LabVIEW software. Artificial neural network was trained offline using the Matlab software and the resultant network parameters were transferred to LabVIEW real time system. In the proposed system, it is possible to precisely identify the individual faulty switch (may be due to open-switch (or) short-switch failure) of multilevel inverters.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.23
no.5
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pp.139-144
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2023
In order to obtain the maximum characteristics of motors such as torque and efficiency, all motors basically use universal inverters designed for each motor's characteristics. However, if you look at the recent research results, you can see cases of SRM(Switched Reluctance Motor) driving studies using 6-switch inverters, which are BLDC(Brushless DC Motor) universal inverters, and research cases of driving 3-phase BLDC motors using 4-switch inverters. Therefore, it is possible to search for research methods by approaching various methods of driving and control that can drive each motor apart from the existing universal inverter. In line with this research trend, in this paper, a C-dump type converter, which is an SRM drive converter, was applied as a drive driver for a BLDC motor, and its characteristics and possibilities were studied.
Kim, Young-Ran;Yoon, Yong-Ho;Jeong, Kyun-Ha;Lee, Byoung-Kug;Won, Chung-Yuen
Proceedings of the KIPE Conference
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2005.07a
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pp.14-16
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2005
In this paper, a new control scheme to use 6-switch inverters for 3-phase switched reluctance motors (SRM) is proposed. Compared with the conventional asymmetric converter topology, it can minimize the entire system size and cost and can increase the efficiency. Therefore, it may have a new topology for SRM to compete the other ac motors, such as induction motors, brushless dc motors, and soon. The validity of the proposed method is verified by simulation, and experimental results.
Current source inverter drives of auto sequentially commutated type are very popular in high power applications, because of simple power circuit configuration with four quadrant operation. But the six-step current output create harmonic problems and the input power factor of such a drive is not always good. In this respect pulse width modulated drives using gate turn off thyristors ( GTO ) are finding application, especially in traction drives. However the switching and snubber loses of a GTO do not permit the inverter switching frequency go beyond a few hundred hertz.This will again introduce low frequency harmonic problems. Multi level inverters of the 3-level and 5-level can be considered as an alternative to overcome the low switching frequency harmonic problem of the 2-level GTO inverters. But with multi level inverters the complexity of the power circuit increases. In this paper a combination of multi level ( 2-level and 3-level ) inverters and multi phase induction motor ( 3-phase and 6-phase) configurations are presented for high power VSI drives for traction applications with reduced inverter switching frequency requirements coupled with reduced voltage rating for the power switch.
The further improvement of submarine propulsion is associated with the modularity of accumulator-fed inverters, such as cascaded inverters (CIs). CI technology guarantees smooth output voltages with reduced switch frequencies under linear loads. However, the output voltages of CIs are distorted under rectifier loads. This distortion requires harmonic suppression technology. One such technology is the repetitive controller (RC), which is commonly applied but suffers from poor performance in propulsion systems. In this study, the FFT spectrum of a CI under rectifier load is analyzed, and the harmonic contents are uneven in magnitude. For the purpose of harmonic suppression, the control gains at each harmonic frequency should be seriously considered. A RC with a specific harmonic gain compensation (SHGC) for CIs is proposed. This method provides additional control gains at low-order harmonic frequencies, which are difficult to achieve with conventional RCs. This SHGC consists of a band-pass filter (BPF) and proportional element and is easy to implement. These features make the proposed method suitable for submarine propulsion. Experimental results verify the feasibility of the improved RC.
This paper proposes the detection algorithm for switch open fault of asymmetric 6-phase PMSM based on stationary reference frame dq-axis currents. In this paper, target motor has an asymmetric structure in which two upper three windings have an electrical phase difference of 30° and a neutral point is separated. As a result, dual 3-phase PWM inverters and the detection techniques due to open failures of switch are definitely required. In this paper, the dual dq-axis current control method is used for driving the asymmetric 6-phase PMSM and the open fault switch should be detected by using variable all pass filter and low pass filter in order to detect the current amplitude. The effectiveness and usefulness of the proposed method is verified by several experiments.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.4
no.6
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pp.547-553
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1999
A new multi-step voltage source inverter is proposed in this paper. The proposed scheme is composed of t the double-connected 12-step inverter with an auxiliary circuit. The auxiliary circuit includes two voltage d dividing capacitors, two switching devices and a low KV A autotransformer. The resultant system is shown to b be a 24-step inverter suitable for medium power level SVC applications in which the PWM method can not be e employed. A 36-step operation can also be 이)tained by the addition of a bidirectional switch to the ProlXlsed I inverter. The design parameters are derived from the analysis of voltages and currents by means of switching f functions. The validity of the proposed scheme is confirmed by the simulated and experimental results.
In general, the output voltage level of a PV array varies widely at various irradiances and temperatures. The MPP (Maximum Power Point) range of a medium- or high-power PV PCS is normally 450~830Vdc or 300~600Vdc. This means the PV PCS should operate in a wide range of modulation indexes. The PV PCS should satisfy the harmonic current requirement that the TDD (Total demand distortion) shall not exceed 5%. This paper proposes a new PWM control method for a medium- or high-power PV PCS which increases the efficiency of power conversion in all operation ranges with acceptable harmonic ripple currents. This paper compares and analyzes appropriate PWM schemes for the PV PCS in the view points of conversion efficiency and current harmonics.
The full-bridge inverter, widely used for single-phase photovoltaic grid-connected applications, presents a leakage current issue. Therefore, an AC bypass branch is introduced to overcome this challenge. Nevertheless, existing modulation strategies entail drawbacks that should be addressed. One is the zero-crossing distortion (ZCD) of the AC current caused by neglecting the AC filter inductor voltage. Another is that the system cannot deliver reactive power because the AC bypass branch switches at the power frequency. To address these problems, this work proposes an optimized hybrid modulation strategy. To reduce ZCD, the phase angle of the inverter output voltage reference is shifted, thereby compensating for the neglected leading angle. To generate the reactive power, the interval of the negative power output is calculated using the power factor. In addition, the freewheeling switch is kept on when power is flowing into the grid and commutates at a high frequency when power is fed back to the DC side. In this manner, the dead-time insertion in the high-frequency switching area is minimized. Finally, the performances of the proposed modulation strategy and traditional strategies are compared on a universal prototype inverter. Experimental results validate the theoretical analysis.
Moeini, Amirhossein;Iman-Eini, Hossein;Najjar, Mohammad
Journal of Power Electronics
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v.17
no.1
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pp.106-114
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2017
In this paper, the Selective Harmonic Mitigation-PWM (SHM-PWM) method is used in single-phase and three-phase Cascaded H-Bridge (CHB) inverters in order to fulfill different power quality standards such as EN 50160, CIGRE WG 36-05, IEC 61000-3-6 and IEC 61000-2-12. Non-equal DC link voltages are used to increase the degrees of freedom for the proposed SHM-PWM technique. In addition, it will be shown that the obtained solutions become continuous and without sudden changes. As a result, the look-up tables can be significantly reduced. The proposed three-phase modulation method can mitigate up to the 50th harmonic from the output voltage, while each switch has just one switching in a fundamental period. In other words, the switching frequency of the power switches are limited to 50 Hz, which is the lowest switching frequency that can be achieved in the multilevel converters, when the optimal selective harmonic mitigation method is employed. In single-phase mode, the proposed method can successfully mitigate harmonics up to the 50th, where the switching frequency is 150 Hz. Finally, the validity of the proposed method is verified by simulations and experiments on a 9-level CHB inverter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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