In this paper, adaptive prefiltering method is proposed for reduction of dc-link ripple in cascaded NPC/H-bridge system. Under non-linear load such as electric machine or harmonically distorted conditions, dc-link capacitor voltage with harmonics is inevitable result. In terms of reducing dc-link ripple, prefiltering method combined low pass filter with multiple second order generalized integrator is proposed. Proposed prefiltering method effectively reduces harmonics of dc-link ripple and improves characteristic of THD, simulated by using MATLAB R2014a and PSIM 9.1.4.
The power quality of AC electric railways has become an issue worthy of more and more concern. Many active compensators based on power converters have been proposed, but with complex transformers or coupled branches. This paper presents a single-phase cascaded H-bridge multilevel active power filter (APF), which can directly connect to the 27.5-kV power supplies to deal with power quality problems. According to field measured data, the load characteristics are analyzed, and the system configuration and control system are designed based on the load characteristic analysis. Finally, simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed APF system, considering some problems such as the supply voltage fluctuations and transient inrush currents in AC electric railway systems.
This paper proposes a power conditioning system (PCS) for distributed photovoltaic (PV) applications using an asymmetric cascaded multilevel inverter with a single PV source. One of the main disadvantages of the cascaded multilevel inverters in PV systems is the requirement of multiple isolated DC sources. Using multiple PV strings leads to a compromise in either the voltage balance of individual H-bridge cells or the maximum power point tracking (MPPT) operation due to localized variations in atmospheric conditions. The proposed PCS uses a single PV source with a flyback DC-DC converter to facilitate a reduction of the required DC sources and to maintain the voltage balance during MPPT operation. The flyback converter is used to provide input for low-voltage H-bridge cells which processes only 20% of the total power. This helps to minimize the losses occurring in the proposed PCS. Furthermore, transient analyses and controller design for the proposed PCS in both the stand-alone mode and the grid-connection mode are presented. The feasibility of the proposed PCS and its control scheme have been tested using a 1kW hardware prototype and the obtained results are presented.
멀티 레벨 인버터는 높은 출력 전압을 갖으며, 낮은 THD(Total harmonic distortion)를 요구하는 시스템에 적합하다. 그 중 cascaded H-brige 멀티레벨 인버터는 H-bridge 셀별 관리가 쉽고, 레벨 수를 증가시키기 쉽다는 장점 때문에 많이 이용되어 왔다. 본 논문에서는 cascaded H-bridge 인버터의 기존 PI (proportional integral) 제어 기반 PWM (pulse width modulation)기법의 스위칭 패턴과 모델 예측 제어의 스위칭 패턴을 비교하고 모델예측 제어 시 셀 별 스위칭 패턴 균형을 위한 방법을 제안한다.
Kumar, B. Hemanth;Lokhande, Makarand M.;Karasani, Raghavendra Reddy;Borghate, Vijay B.
Journal of Power Electronics
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제18권1호
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pp.56-69
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2018
In this paper, an improved Space Vector Modulation (SVM) based fault tolerant operation on a nine-level Cascaded H-Bridge (CHB) inverter with an additional backup circuit is proposed. Any type of fault in a power converter may result in a power interruption and productivity loss. Three different faults on H-bridge modules in all three phases based on the SVM approach are investigated with diagrams. Any fault in an inverter phase creates an unbalanced output voltage, which can lead to instability in the system. An additional auxiliary unit is connected in series to the three phase cascaded H-bridge circuit. With the help of this and the redundant switching states in SVM, the CHB inverter produces a balanced output with low harmonic distortion. This ensures high DC bus utilization under numerous fault conditions in three phases, which improves the system reliability. Simulation results are presented on three phase nine-level inverter with the automatic fault detection algorithm in the MATLAB/SIMULINK software tool, and experimental results are presented with DSP on five-level inverter to validate the practicality of the proposed SVM fault tolerance strategy on a CHB inverter with an auxiliary circuit.
Multilevel power conversion technology has received increasing attention recently for high power applications. The converters with the technology are suitable for high voltage and high power applications due to their ability to synthesize waveforms with better harmonic spectrum and apply for the high voltage equipment with a limited voltage rating of device. In the family of multilevel inverters, the topologies based on cascaded H-bridges are particularly attractive because of their modularity and simplicity of control. This paper presents multilevel inverter with cascaded H-bridge for large-power motor drives. The main features of this drive 1) reduce harmonic injection 2) can generate near-sinusoidal voltages, 3) have almost no common-mode voltage; 4) are low dv/dt at output voltage; 5)do not generate significant over-voltage on motor terminal; The topology of the developed product is presented and the feasibility study of the inverter on 3300v 1MVA 7-level H-bridge type was tarried out with experiments.
This paper presents a new single-phase asymmetrical cascaded multilevel DC-link inverter. The proposed inverter comprises two stages. The main stage of the inverter consists of multiple similar cells, each of which is a half-bridge inverter consisting of two switches and a single DC source. All cells are connected in a cascaded manner with a fixed neutral point. The DC source values are not made equal to increase the performance of the inverter. The second circuit is a folded cascaded H-bridge circuit operating at a line frequency. One of the main advantages of this proposed topology is that it is a modular type and can thus be extended to high stages without changing the configuration of the main stage circuit. Two control schemes, namely, low switching with selective harmonic elimination and sinusoidal pulse width modulation, are employed to validate the proposed topology. The detailed approach of each control scheme and switching pulses are discussed in detail. A 150W prototype of the proposed system is implemented in the laboratory to verify the validity of the proposed topology.
본 논문에서는 고압 대용량 전동기 구동용 멀티레벨 인버터의 종류 및 특징을 간략히 살펴보고, 특히 입출력 전력품질이 우수하고 전압별 시리즈화가 용이한 H-브릿지 멀티레벨 인버터의 구조적 특징 및 장점을 기술하였다. 연구 개발된 3,300V lMVA 용량의 Cascaded H-브릿지 멀티레벨 인버터의 구체적인 전력회로 구조 및 설계방법, 제어기 구성 그리고 PWM 기법을 제시하였다. 또한, 실용량의 시험을 통해 H-브릿지 멀티레벨 인버터는 출력 전압 Step이 여러 단계이고 dv/dt가 적으며 입력단 THD를 크게 낮출 수 있어 성능 면에서도 여타 방식보다 우수함을 입증하였다. 또한 생산적인 측면에서도 저압 소자를 사용하여 설계하므로 기존의 생산/시험 기술과 설비를 이용할 수 있어 매우 경제적이며 Power Cell 단위 결합 구조이므로 신뢰성 측면이나 보수/유지 측면에서도 유리하다는 결론을 얻었다.
This paper present Phase Shifted with carrier based on Sinusoidal PWM(SPWM) by using Cascaded NPC/H-birdge converter. The proposed Phase Shifted PWM method is adding third harmonic injection in switching signal. The advantage of the proposed method is reducing the voltage and capacity of the capacitor. This paper compare general Phase Shifted method with proposed Phase Shifted method that added the third harmonic injection. Each PWM method is tested without considering the switching loss by using PSIM 9.1.4 simulation.
This paper describes experimental analysis of UPFC, which is composed of cascaded H-bridge modules and single-phase multi-winding transformers for isolation. The operational characteristic was analyzed through experimental works with a scaled model, and simulation results with PSCAD/EMTDC. The UPFC proposed in this paper can be directly connected to the transmission line without series injection transformers. It has flexibility to expand the operation voltage by increasing the number of H-bridge modules. The analysis results can be utilized to design the actual WFC system applicable for the transmission system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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