This paper investigates an economic and highly efficient power converter topology and its modulation scheme for 60kW rapid EV charger system. The target system consists of three-phase three-switch buck-type rectifier topology. A new Carrier Based PWM scheme along with its simple implementation using logic gates is introduced in this paper. This PWM scheme replaces the diode rectifier equivalent switching state with an active switching state producing the effectively same current flowing path. As a result, the distortion of input current during the polarity reversal of capacitor line voltage can be mitigated. The proposed modulation technique is confirmed through simulation verification. The proposed modulation technique and its implementation scheme can expand the operation range of the three-phase three-switch buck-type rectifier having ac input and capacitor ripple current of high quality.
본 논문에서는 3-레벨 인버터의 공통 모드 전압 변동 제거의 목적으로 사용되는 MVPWM(Medium Vector PWM의 과변조 특성을 분석한다. MVPWM의 과변조 특성은 다음과 같다. 1) 과변조 상태에서도 동일한 공통모드전압을 갖는 7개의 벡터만 선택한다. 2) 진폭변조지수를 증가시킬 때 선형영역에서 비선형영역으로의 천이가 연속적이다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 MVPWM의 위와 같은 과변조 특성을 밝힌다.
Park, Hyun Soo;Jeung, Tae Chul;Lee, Jae Kwang;Lee, Byoung Kuk
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.1
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pp.225-229
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2017
This paper describes the loss analysis based on load conditions of the air conditioning compressor motors using variable dc-link voltage. The losses of PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) should be analyzed by the PWM (Pulse Width Modulation) output of inverter. The harmonic loss by the PWM cannot consider that using the current source analysis of the inverter. In addition, when the voltage of dc-link is variable with the condition of variable speed and load conditions in motor, the losses of motor are also changeable, however it is hard to analyze those losses by only electromagnetic finite element method (FEM). Therefore, this paper proposes the analysis method considering the carrier frequency of the inverter and the varying state of the dc-link voltage through the FEM-control coupled analysis. Using proposed analysis method, additional core loss and eddy current loss of permanent magnet caused by PWM could be analyzed. Finally, the validity of the proposed analysis method is verified through the comparison the result of coupled analysis with experiment.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.3
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pp.283-292
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2011
This paper proposed a new multi-level inverter topology based on a H-bridge with two switches and two diodes connected to the DC-link. The output voltage of the proposed topology is quite closer to a sinusoidal waveform compared with a typical single phase inverter. The proposed multi-level inverter is applicable to a power conditioning system for renewable energy sources, and it can be also used as a building block of a cascaded multi-level inverter for a high voltage application. In case of conventional H-bridge type or NPC type multi-level inverter, 8 controllable switches are used to obtain a 5 level output voltage, but the proposed multi-level inverter requires only 6 controllable switches. Thus the circuit configuration is quite simple, reliable and cost-effective implementation is possible. The efficiency can be improved owing to the reduction of the switching loss. A new PWM method based on POD modulation is suggested which requires only one carrier signal. The switching sequence to make the capacitor voltage balanced is also considered. The feasibility is studied through simulation and experiment.
Reverse matrix converters, which can step up voltages, are suitable for applications with source voltages that are lower than load voltages, such as generator systems. Reverse matrix converter topologies are advantageous because they do not require additional components to conventional matrix converters. In this paper, a detection method and a post-fault modulation strategy to operate a converter as close as possible to its desired normal operation under the open-switch fault condition in the rectifier stage are proposed. An open-switch fault in the rectifier stage of a reverse matrix converter causes current distortions and voltage ripples in the system. Therefore, fault-tolerant control for open-switch faults is required to improve the reliability of a system. The proposed strategy determines the appropriate switching stages from among the remaining healthy switches of the converter. This is done based on reference currents or voltages. The performance of the proposed strategy is experimentally verified.
The modular multilevel converter (MMC) has been receiving increased attentions in recent years. The new modular multilevel converter is a derivative topology from the traditional MMC in which the number of sub-modules (SMs) necessitated by each phase can be reduced by one. This paper presents a phase-shifted carrier pulse-width modulation (PSC-PWM) for the new MMC with an optimal phase-shifted angle to suppress the harmonics of the output voltage. Further, the harmonic features when the capacitor voltage of the middle SM is selected as two different values are also investigated. Moreover, in order to avoid introducing an unnecessary dc offset current at the ac terminals of the new MMC, a novel capacitor voltage balancing scheme is proposed by adjusting the amplitude of the reference signals rather than the offset. Finally, the validity and effectiveness of the proposed modulation and balancing schemes have been verified by experimental results based on a three-phase prototype of the new MMC.
The electric power wheelchair needs to control motor torque and speed for responding to variable actions given by handling a joystick. In this paper a DSP-based BLDC motor controller using a single dc-link current sensor is presented for electric power wheelchair. It is composed by a DSP processor and three-phase inverter module. To control torque, high speed current control is achieved by the PI controller and pulse width modulation (PWM) signals with 25 kHz carrier frequency, which is performed by 200 ${\mu}sec$ cycle. The speed controller computes the new direct current reference from the speed error and the PI control equation. The displacement value by handling the joystick is converted to reference speeds of right and left wheel motors using nonholonomic wheelchair kinematics. Experimental results show that the presented control system is enough to implement a speed servo in wheelchair driving.
A new pulse width modulation method based on predictive current control strategy is proposed to modulate matrix converters. The predictive current controller utilizes a discrete-time model to predict the future values of output currents and generates proper duty-ratios ta minimize the output current errors. The proposed method uses continuous carrier and establishes a predictive current controller to predetermine duty ratio signal for directly generating gating signals an thus is named "predictive current control PWM(PCCPWM)". The modulation algorithm nd the required equations are derived by using average concept over one switching period. Thus it can be easily extended to other matrix converter topologies, especially with neutral connections, such as sing le-phase ad two-phase matrix converters. The feasibility and validity of the proposed strategy are verified by computer simulation and experimental results.
Three-level Diode Clamped Multilevel Inverter, generally known as Neutral-Point-Clamped(NPC) inverter, has an inherent problem causing Neutral Point(NP) potential variation. Until now, in many literatures NP potential problem has been investigated and lots of solutions have also been proposed. However, in the case of NP potential variation was rarely published from the standpoint of reliability. In this paper, NP potential is analytically investigated both normal and fault conditions under carrier based PWM. Subsequently, relation between fault detection time and size of capacitor is analyzed. This information is explored by simulation results, which contribute to enhance the reliability of the NPC inverter system.
This article proposes a Four-Quadrant Analog Multiplier (4-QAM) applying switched-capacitor and pulse-width amplitude modulation (PWAM) principles. The features of the presented circuit are that it can function as analog multiplier with a wide dynamic range of input signal and no disturbing from deviation of carrier frequency of PWM signal. In addition, the circuit detail is simpler than that of the previously proposed circuits. It is then easy and applicable for employing it into Integrated Circuit (IC) realization to especially operate in low-frequency and low-power applications. The experimental results granted are in correspondence to the theoretical analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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