In this paper, three kinds of PWM strategies for a three-phase current-fed dc/dc converter are proposed and compared in terms of losses and voltage transfer ratio. Each PWM strategy is described graphically and their switching losses are analyzed. With the proposed PWM C strategy, one turn-off switching of each bridge switch is eliminated to reduce switching losses under the same switching frequency. In addition, RMS current through the bridge switches is lowered by using parallel connection between two bridge switches and thus, conduction losses of the switches are reduced. Further, copper losses of the transformer are decreased due to the reduced RMS current of each transformer's winding. Therefore, total losses are minimized and the efficiency of the converter is improved by using the proposed PWM C strategy. Digital signal processor (DSP: TI320LF2407) and a field-programmable gate array (FPGA: EPM7128) board are used to generate PWM patterns for three-phase bridge and clamp MOSFETs. A 500W prototype converter is built and its experimental results verify the validity of the proposed PWM strategies.
In this paper, a new control strategy to reduce switching losses in three-phase voltage-source PWM converters is proposed according to Modified-Period-Average-Model (MPAN). The basic concept of this strategy is aimed at calculating the phase control voltages for controlling the source currents to be sinusoidal and in phase with the source voltages, and reducing the number of switching in each period. The phase control voltages of Period-Average-Model(PAM) is obtained according to analyzing the operation of PWM converter. In order to reduce the sensitivity to system parameters in PAM, MPAM is deduced. Then a square wave whose frequency is three times of utility frequency is added to the phase control voltages derived from MPAM. The control strategy reduces the switching losses since there exists about one-third blanking time for every phase in one period. The theoretical derivation and the control strategy are experimentally verified on a 2.5 kW three-phase voltage source converter.
Nguyen, Tuyen D.;Phan, Dzung Quoc;Dao, Dat Ngoc;Lee, Hong-Hee
Journal of Power Electronics
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v.14
no.6
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pp.1197-1207
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2014
Common-mode voltage (CMV) causes overvoltage stress to winding insulation and damages AC motors. CMV with high dv/dt causes leakage currents, which create noise problems for equipment installed near the converter. This study proposes a new pulse-width modulation (PWM) strategy for three-level T-type NPC inverters. This strategy substantially eliminates CMV. The principle for selecting suitable triangle carrier signals for the three-level T-type NPC is described. The proposed method can mitigate the peak value of CMV by 50% compared with the phase disposition pulse-width modulation method. Furthermore, the proposed method exhibits better harmonic spectrum and lower root mean square value for the CMV than those of the reduced-CMV method on the basis of the phase opposition disposition PWM scheme with modulation index higher than 0.5. The proposed modulation can easily be implemented using software without any additional hardware modifications. Both simulation and experimental results demonstrate that the proposed carrier phase-shift PWM method has good output waveform performance and reduces CMV.
A novel carrier-based PWM (CBPWM) strategy of a three-level NPC converter is proposed in this paper. The novel strategy can eliminate the low-frequency neutral point (NP) voltage oscillation under the entire modulation index and full power factor. The basic principle of the novel strategy is introduced. The internal modulation wave relationship between the novel CBPWM strategy and traditional SPWM strategy is also studied. All 64 modulation wave solutions of the CBPWM strategy are derived. Furthermore, the proposed CBPWM strategy is compared with traditional SPWM strategy regarding the output phase voltage THD characteristics, DC voltage utilization ratio, and device switching losses. Comparison results show that the proposed strategy does not cause NP voltage oscillation. As a result, no low-frequency harmonics occur on output line-to-line voltage and phase current. The novel strategy also has higher DC voltage utilization ratio (15.47% higher than that of SPWM strategy), whereas it causes larger device switching losses (4/3 times of SPWM strategy). The effectiveness of the proposed modulation strategy is verified by simulation and experiment results.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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v.34S
no.11
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pp.156-163
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1997
Recently, the three phase AC to DC boost converter has become one of the most widely used power converters as DC power source in the industry applications. In this paepr, a three phase PWM AC toDC boost converter that operates with unity power factor and sinusodial input currents is presented. The current control of the converter is based onthe predicted current control strategy with fixed switching frequency and the input current tracks the reference cuent within one sampling time interval. Therefore, by using this control strategy low ripples in the output voltage, low harmonics in the input current and fast dynamic responses are achieved with a small capacitance in the DC link.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.48
no.8
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pp.440-447
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1999
This paper proposes a control method for three-phase PWM rectifier with only single current sensor in DC link side. A PWM modulation strategy for reconstructing three phase currents from the DC link current is given. The states of the retifier switch are modified so that all phase currents can be reconstructed in a switching period although one or two of active vectors is applied only for a short time. Therefore, a new current control using an adjustment scheme of the modulation signal for three-phase PWM rectifier will be discussed, and verified the experimental results.
This paper presents a simple modified unipolar carrier-based pulsewidth modulation (CB-PWM) strategy for the three-level neutral-point-clamped (NPC) voltage source inverter (VSI). Analytical expressions for the relationship between modulation reference signals and output voltages are derived. The proposed modulation technique for the three-level NPC VSI includes the maximum and minimum of the three-phase sinusoidal reference voltages with zero-sequence voltage injection concept. The proposed modified CB-PWM strategy incorporates a novel method that requires only of one triangular carrier wave for generate the gating pulses in three-level NPC VSI. It has the advantages of being simplifying the algorithm with no need of complex two/multi-carrier pulsewidth modulation or space vector modulation (SVM) and it's also simple to implement. The possibility of the proposed CB-PWM technique has been verified though computer simulation and experimental results.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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v.34S
no.2
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pp.104-111
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1997
In this paper, three-phase PWM AC to DC boost converter that operates with unity power factor and sinusodial input line currents is presented. The current control of this converter is based on the space vector PWM strategy with fixed switching frequency and the line currents track to reference currents within one sampling time interval. By using this control strategy low ripples in the outut current and the voltage as well as fast dynamic response are achieved with small dc link cpacitance employed.
This paper proposes a control method for three-phase PWM rectifier using only single current sensor in DC link. A PWM modulation strategy for reconstructing three phase current from the DC link current is given. The states of the rectifier switch are modified so that all phase currents can be reconstructed in a switching period although one of active vectors is applied only for a short time. Therefore, a novel current control using an adjustment scheme of the modulation signal for a three-phase PWM rectifier will be discussed, and verified with the experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.6
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pp.496-503
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2009
In this paper, a new three-phase interleaved isolated high efficiency boost dc-dc converter with active clamp is proposed. The converter is capable of increased power transfer due to its three-phase power configuration, and it reduces the rms current per phase, thus reducing conduction losses. Further, interleaved operation of three-phase boost converter reduces overall ripple current, which is imposed into fuel cells and realizes smaller sized filter components, increasing effective operating frequency and leading to higher power density. Each output current of three-phase boost converter is combined by the three-phase transformer and flows in the continuous conduction mode by the proposed three-phase PWM strategy. An efficiency of above 96% is mainly achieved by reducing conduction losses and switching losses are reduced by the action of active clamp branches, as well. The proposed converter and three-phase PWM strategy are analyzed, simulated and implemented in hardware. Experimental results are obtained on a 500 W prototype unit, with all of the design verified and analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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