Kim, Yoon-Ho;Bang, Sang-Seok;Kim, Kwang-Seob;Kim, Soo-Hong
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.11
no.2
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pp.135-141
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2006
In this paper, LC output filters are designed to reduce output harmonics and harmonic analysis are peformed. Generally, multilevel inverters are used in high power application and operates with low switching frequency, which, in turn, generates large output harmonics. Output filters we used to reduce output harmonics. The design approach to reduce output harmonics of the 31eve1 multilevel inverter is discussed and DSP(TMS320C31) is used for the digital control of the system. The design example is given. The designed system is verified by simulation and experiment.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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v.9
no.2
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pp.681-684
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2005
This paper presents a useful multilevel PWM inverter scheme based on a (3$^{n-1}$+2) level generation technique. It consists of a PWM inverter, an assembly of LEVEL inverters, and cascaded transformers. To produce high quality output voltage waves, it synthesizes a large number of output voltage levels using cascaded transformers, which have a series-connected secondary. By a suitable selection of secondary turn-ration of the transformer, the amplitude of an output voltage is appeared at the rate of an integer to an input dc source. Operational principles and analysis are illustrated in depth. The validity of the proposed system is verified through computer-aided simulations and experimental results using prototypes generation output voltages of an 11-level and a 29-level, respectively. And their results are compared with conventional counterparts.
Kadir, Mohamad N. Abdul;Mekhilef, Saad;Ping, Hew Wooi
Journal of Power Electronics
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v.10
no.2
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pp.155-164
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2010
This paper presents a voltage control algorithm for a hybrid multilevel inverter based on a staged-perception of the inverter voltage vector diagram. The algorithm is applied to control a three-stage eighteen-level hybrid inverter, which has been designed with a maximum number of symmetrical levels. The inverter has a two-level main stage built using a conventional six-switch inverter and medium- and low- voltage three-level stages constructed using cascaded H-bridge cells. The distinctive feature of the proposed algorithm is its ability to avoid the undesirable high switching frequency for high- and medium- voltage stages despite the fact that the inverter's dc sources voltages are selected to maximize the number of levels by state redundancy elimination. The high- and medium- voltage stages switching algorithms have been developed to assure fundamental switching frequency operation of the high voltage stage and not more than few times this frequency for the medium voltage stage. The low voltage stage is controlled using a SVPWM to achieve the reference voltage vector exactly and to set the order of the dominant harmonics. The inverter has been constructed and the control algorithm has been implemented. Test results show that the proposed algorithm achieves the desired features and all of the major hypotheses have been verified.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.4
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pp.319-328
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2020
The recent use of distributed power generation systems constructed with DC-DC converters has become extremely popular owing to the rising need for environment friendly energy generation power systems. In this study, a new single-phase five-level inverter for off-grid applications constructed with a multilevel DC-DC step-up converter is proposed to boost a low-level DC voltage (36 V-64 V) to a high-level DC bus (380 V) and invert and connect them with a single-phase 230 V rms AC load. Compared with other traditional multilevel inverters, the proposed five-level inverter has a reduced number of switching devices, can generate high-quality power with lower THD values, and has balanced voltage stress for DC capacitors. Moreover, the proposed topology does not require multiple DC sources. Finally, the performance of the proposed topology is presented through the simulation and experimental results of a 400 W hardware prototype.
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.
A new family of DC to AC converters, referred to as multilevel inverter, has received much attention from industries and researchers for its high power and voltage applications. One of the conventional techniques for implementing the switching algorithm in these inverters is optimized harmonic stepped waveform (OHSW). However, the major problem in using this technique is eliminating low order harmonics by solving the nonlinear and complex equations. In this paper, a new approach called the "bacterial foraging algorithm" (BFA) is employed. This algorithm eliminates and optimizes the harmonics in a multilevel inverter. This method has higher speed, precision, and convergence power compared with the genetic algorithm (GA), a famous evolutionary algorithm. The proposed technique can be expanded in any number of levels. The purpose of optimization is to remove some low order harmonics, as well as to ensure the fundamental harmonic retained at the desired value. As a case study, a 13-level inverter is chosen. The comparison results by MATLAB software between the two optimization methods (BFA and GA) have shown the effectiveness and superiority of BFA over GA where convergence is desired to achieve global optimum.
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.
In this study, a new type of cascaded modular multilevel inverters (CMMLIs) is presented which is able to produce a considerable number of output voltage levels with a reasonable number of components. Accordingly, each series stage of the proposed CMMLI is comprised of two same basic units that are connected with each other through two unidirectional power switches without aiming any of the full H-bridge cells. In addition, since the potentiality for generating a higher number of output voltage levels in CMMLIs hinges on the magnitude of the dc voltage sources used in each series unit, in the rest of this paper, four different algorithms for determining an appropriate value for the dc sources' magnitude are also presented. In the following, a comprehensive topological analysis between some CMMLI structures reported in the literature and proposed structure along with several simulation and experimental results will be also given to validate the lucrative benefits and viability of the proposed topology.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.12
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pp.133-140
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2013
Cascaded H-Bridge multi-level inverters can be implemented through the series connection of single-phase modular power bridges. In recent years, multi-level inverters are becoming increasingly popular for high power applications due to its improved harmonic profile and increased power ratings. This paper presents a control method for balancing the dc-link voltage and ride-through enhancement, a modified pulse width-modulation Compensation algorithm of cascaded H-bridge multi-level inverters. During an under-voltage protection mechanism, causing the system to shut down within a few milliseconds after a power interruption in the main input sources. When a power interruption occurs finish, if the system is a large inertia restarting the load a long time is required. This paper suggests modifications in the control algorithm in order to improve the sag ride-through performance of ac inverter. The new proposed strategy recommends maintaining the DC-link voltage constant at the nominal value during a sag period, experimental results are presented.
Multilevel Inverters (MLIs) are widely used in medium voltage applications due to their various advantages. In addition, there are numerous types of MLIs for such applications. However, the diode-less 3-level (3L) T-type Neutral Point Clamped (NPC) MLI is the most advantageous due to its low conduction losses and high potential efficiency. The power circuit of a 3L T-type NPC is derived by the conventional two level inverter by a slight modification. In order to explore the MLI performance for various Pulse Width Modulation (PWM) schemes, this paper examines the operation of a 3L (five level line to line) T-type NPC MLI for various types of Multi-Carriers Pulse Width Modulation (MCPWM) schemes. These PWM schemes are compared in terms of their voltage profile, total harmonic distortion (THD) and conduction losses. In addition, a 3L T-type NPC MLI is also compared with the conventional NPC in terms of number of switches, clamping diodes, main diodes and capacitors. Moreover, the capacitor-balancing problem is also investigated using the Neutral Point Fluctuation (NPF) method with all of the MCPWM schemes. A 1kW 3L T-type NPC MLI is simulated in MATLAB/Simulink and implemented experimentally and its performance is tested with a 1HP induction motor. The results indicate that the 3L T-type NPC MLI has better performance than conventional NPC MLIs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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