It is very important to maintain the balanced output voltage waveforms under the unbalanced DC-link voltages in the four-switch three-phase inverter(FSTPI). In this paper, the improvement of output voltage waveforms is proposed with the aid of DC-link voltage ripple estimation. The proposed method can be implemented without the additional voltage sensor. The proposed method applied to the permanent magnet synchronous motor (PMSM) is simulated and experimented in order to verify its feasibility.
Lee, Dong-Myung;Jung, Jin-Woo;Heo, Seo Weon;Kim, Tae Heoung
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제11권1호
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pp.109-116
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2016
This paper proposes an analytic model for four-switch inverter (FSI)-driven wye (Y) or delta (Δ)-connected motors with a current ripple reduction algorithm. FSIs employ four switches in controlling three-phase load instead of using six switches. They have split dc-link stage, and due to this inherent structure there exists the voltage difference between upper and lower capacitors, which results in distortion of the inverter output voltage. To study characteristics of FSIs, this paper presents an advanced simulation models of FSI-driven control system for 3-phase motor that can has a wire connection either Y or Δ. In addition, this paper introduces a current ripple reduction scheme that mitigates degradation of control performance due to the voltage difference between the dc-link capacitors. The validity of the proposed method and the analytic model is verified by simulations and experiments carried out with 1-HP induction machine with Y or Δ-connection
최근 상업용 빌딩, 주거용 빌딩 및 공장등의 저전압 3상 4선식 배전계통에서 PC, UPS, 정류기기, 조명장치 및 사무용기기등 비선형 부하의 사용이 증가하고 있으며, 이로 인한 과도한 중성선 전류는 중성선의 고장, 변압기의 과열 및 중성선과 접지사이의 전압강하등 심각한 문제를 야기시키고 있다. 본 논문에서는 3상 4선식 배전계통에서 중성선 전류 제거를 위한 새로운 저감된 용량의 능동전력필터를 제안한다. 제안한 방식은 제어가 간단하고 불평형에 기인하는 기본파 전류만이 인버터 스위치로 흐를 수 있기 때문에 인버터의 VA 정격이 작아진다. 제안한 시스템은 실험에 의하여 그 타당성을 입증한다.
본 논문에서는 고주파 스위칭 시 스위칭 손실의 감소, 구현의 용이성 및 인버터 제어를 위하여 요구되는 연산시간 감소 등 다양한 장점을 가진 2-LEG 인버터를 대상으로, 새로운 RPWM(Random PWM) 기법에 의한 3상유도전동기 구동 방식에 대하여 서술한다. 기존의 RPWM 방식과 비교하여 제안한 RPWM 기법으로부터, 10000(rpm) 이상의 고속운전 영역에서의 인버터 출력전류의 고조파 스펙트럼을 넓은 주파수 영역으로(특정주파수의 side band) 고루 분산시켜 RPWM의 고조파 저감효과에 대한 우수성을 입증하고자 한다. 이러한 과정에서 제안된 RPWM 기법을 적용한 알고리즘에 대하여 DSP를 이용한 IGBT 인버터에 의한 실험을 수행하여, 이로부터 그 결과를 검토하여 제안된 기법의 타당성을 검증하고자 한다.
This paper proposes a simple current compensation method to improve the control performance of B4 inverters. Four-switch inverters so called B4 inverters employ only four switches. They have a split dc-link and one phase of three-phase motors is connected to the center-tap of split dc-link capacitors in B4 inverters. The voltage ripples in the center tap of the dc-link generate unbalanced three-phase voltages causing current ripples. To solve this problem, this paper presents a simple compensation method that adjusts switching times considering dc-link voltage ripples. The validity of the proposed method is verified by simulations and experiments carried out with a 1 HP induction machine.
High accuracy and stability digital controlled power supply for magnet is developed at PLS. This power supply has three sections. The first section is digital controller including DSP&FPGA and precision ADC, the second section consists of IGBT driver and four quad IGBT switch, and the third section is LC output filter section. AC input voltage of power supply is 3-phase 21V, output current is 0 ${\sim}$ 150 A dc. Switching frequency of four quad IGBT switch is 25 kHz. The output current of power supply has very high accuracy of 100 A step resolution at full range and the stability of +/- 1.5 ppm for short term and +/- 5 ppm for long term. This paper describes characteristics of filter and output current performance improvement after LC output filter at four quad digital power supplies.
New direct and indirect current control methods for a fault-tolerant active power filter topology are presented in this paper. Since a three-phase four-switch topology has a phase bridge current which cannot be directly controlled, a hysteresis control method in the α-β plane which controls the three-phase current in the two-phase stationary coordinate system is proposed. The improved SVPWM algorithm is able to eliminate the operation of the trigonometric functions in the traditional algorithm by rotating the α-β coordinates and alternating the sequence of the output vectors, which in turn simplifies the algorithm and reduces the switching frequency. The selection of the DC-side reference voltage and DC-side capacitor equalization strategy are also discussed. Simulation and experiments demonstrate that the proposed control method is correct and feasible.
최근, 전력공급의 안정성과 신뢰성 그리고 고품질화를 위해 인터넷을 기반으로 하는 산업용 디지털 분전반이 새롭게 요구되고 있다. 따라서 본 논문에서는 3상 4선식 전력공급방식을 기반으로 하는 산업용 3상 분전반이 설계된다. 그리고 3상 산업용 분전반을 위한 전력관리 모듈이 시험 제작되며, 끝으로, 3상 전구 부하 시험을 통해 시작품의 3상 전압, 전류 측정 기능이 검증된다.
The BLDCM(Brushless DC motor) has been the Trapezoidal Back Electromotive Force(EMF) due to a surface magnet rotor with nonlinear distribution and full-pitch windings. Theoretically, it should be fed with rectangular phase current in order to minimize torque ripple. But, because voltage source inverter drives BLDCM, perfectly rectangular phase currents are not available. Now in this paper, using fourier series coefficients, calculating the coefficients of harmonic current within available orders and each harmonic component are controlled on stationary frame. Only using four switches, low cost and small size drive can be made and proposed method will be more useful in industrial. Simulation and experimental results prove the validity of the proposed method.
A novel inverter fault-tolerant control scheme is proposed to drive brushless DC motor. A fault-tolerant inverter and its three fault-tolerant schemes (i.e., phase A fault-tolerant, phase B fault-tolerant, and phase C fault-tolerant) are analyzed. Eight voltage vectors are summarized and a voltage vector selection table is used in the control scheme to improve the midpoint current of the split capacitors. A stator flux observer is proposed. The observer can improve flux estimation, which does not require any speed adaptation mechanism and is immune to speed estimation error. Global stability of the flux observer is guaranteed by the Lyapunov stability analysis. A novel stator resistance estimator is incorporated into the sensorless drive to compensate for the effects of stator resistance variation. DC offset effects are mitigated by introducing an integral component in the observer gains. Finally, a control system based on the control scheme is established. Simulation and experiment results show that the method is correct and feasible.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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