This paper presents the output filter design and the output characteristic analysis by cut-off frequency set up of the LCR filter on NPC multi-level inverter with trap-filter. The single-phase NPC three-level inverter operates at low switching frequency. The proposed LC trap filter is comprised of a conventional LCR output filter, by using LC trap filter the need for high damping resistor and low LC cut-off frequency is eliminated. Also. low damping resistor is increased the output filter system. The multilevel inverter system used NPC type inverter in proper system for high power application and controller is used DSP(TMS320C31). The effectiveness of proposed system confirmed the validity through SPICE simulation and experimental results.
In this paper, a generalized power loss algorithm for multilevel neutral-point clamped (NPC) PWM inverters is presented, which is applicable to any level number of multilevel inverters. In the case of three-level inverters, the conduction loss depends on the MI (modulation index) and the PF (power factor), and the switching loss depends on a switching frequency, turn-on and turn-off energy. However, in the higher level of inverters than the three-level, the loss of semiconductor devices cannot be analyzed by conventional methods. The modulation depth should be considered in addition, to find the different conducting devices depending on the MI. In a case study, the power loss analysis for the three- and five-level NPC inverters has been performed with the proposed algorithm. The validity of the proposed algorithm is verified by simulation for the three-and five-level NPC inverters and experiment for three-level NPC inverter.
This paper presents a method about the efficiency analysis and the harmonic reduction of single phase NPC multi-level inverter with LC-trap filter and LCR output filter. The proposed LC-trap filter is comprised of a conventional LC output filter, by using LC-trap filter the need for high damping resistor and low LC cut-off frequency is eliminated. Also, low damping resistor is increased the efficiency of the output filter. Experimental verification of the proposed circuit is provided with single phase NPC multilevel inverter system and DSP controller.
본 논문에서는 단상 NPC 멀티레벨 인버터의 출력단 고조파 저감을 위한 LC 트랩 필터의 설계 방법을 제시하였고, 출력전압 THD와 출력전류 고조파 FFT 분석을 수행하였다. 제시된 LC 트랩 필터는 일반적인 LCR 필터와 종속 접속된 구조를 가지며, 스위칭 주파수에 동조되었다. 인버터 시스템은 고전력 응용에 적합한 NPC 멀티레벨 인버터를 사용하였으며, 제어기는 DSP(TMS320C31)을 사용하여 구성하였다. 제안된 시스템의 효용성은 시뮬레이션과 실험 결과를 통하여 증명하였다.
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.
NPC 멀티레벨 인버터는 2-레벨 인버터 방식에 비해 전력용 반도체 소자의 정격 전압과 출력전류의 고조파를 감소시킬 수 있는 장점이 있어 고압 대용량 전동기 구동시스템에 적합하다. NPC 3-레벨 인버터를 이용한 IPMSM의 속도 제어에서 일정 토크 영역에서는 최대 토크 제어, 일정 출력 영역에서는 약계자 제어 방식을 적용하였다. 제안된 시스템은 MATLAB/Simulink를 이용한 시뮬레이터를 구현하여 모의 시험 결과 분석을 통해 그 타당성을 검증하였다.
중성점 클램핑 방식(Neutral Point Clamped) 인버터로 알려져 있는 3레벨 NPC 인버터는 그 구조적 특성상 직류-링크(DC-link) 중성점(Neutral Point)에서 전압이 변동한다. 지금까지 많은 논문에서 이 문제에 대한 연구가 진행되었고 다양한 형태의 해결책들이 제시되었다. 그러나 인버터 내부에서 고장이 발생하여 그에 따른 고장허용제어가 NPC 인버터 시스템에 적용되었을 경우 중성점 전압변동은 정상 운전 시 나타나는 전압변동과 다르게 나타나기 때문에 고장허용 제어에 따른 중성점 전압변동에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 삼각파 비교 변조방법을 시스템에 적용하였을 경우 정상운전과 고장 발생 과 고장허용 제어 적용 시 직류-링크 중성점 전압 변동이 어떤 양상으로 나타나는지 분석하고 고장허용 제어에 의한 NPC 인버터의 고장검출 시간과 커패시터의 용량 사이의 관계를 고찰하였다. 시뮬레이션과 실험 결과를 이용하여 이론적 분석의 타당성을 검증하였다.
Energy Saving Methods in existing railway vehicle are considered by active approach such as regenerative energy storage and utilization, eco driving, etc. On the other hands, energy saving measures in railway station are operated by passive method such as reduction of operating time in ventilation system, cooing system and power equipment. To reduce energy and for independence in railway system, it requires an active energy saving measures. It needs to its own power source besides the power source of electric supply company such as renewable energy and regenerative energy and take the advantage of power storage system and stored power are used in optimum time. This paper deal with 3-level NPC inverter and T-type NPC inverter that used in various multi-level topology applicable to the railway system.
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.
본 논문은 단상 멀티레벨 인버터의 LC출력 필터 설계와 변조비에 따른 고조파 분석을 수행하였다. 일반적으로 고전력 응용에 적합한 멀티레벨 인버터는 낮은 스위칭 주파수하에서 구동되므로 출력단에 큰 고조파 성분을 포함하게 된다. 이를 감소시키기 위해 출력단에 필터를 삽입하는 방법이 효과적이다. 3레벨 NPC 멀티레벨 인버터의 출력단 고조파를 감소시키기 위한 필터 설계 방안을 검토하고, 디지털 제어 방식을 위해 DSP(TMS320C31)를 사용하였다. 또한 필터의 설계예시를 보였고, 설계된 시스템의 타당성을 시뮬레이션과 실험을 통해 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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