Power electronics is a key technology for electric, hybrid, plug-in hybrid, and fuel cell vehicles. Typical power electronics converters used in electric drive vehicles include dc/dc converters, inverters, and battery chargers. New semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) and novel topologies such as the Z-source inverter (ZSI) have a great deal of potential to improve the overall performance of these vehicles. In this paper, a Z-source inverter for fuel cell vehicle application is examined under three different scenarios. 1. a ZSI with Si IGBT modules, 2. a ZSI with hybrid modules, Si IGBTs/SiC Schottky diodes, and 3. a ZSI with SiC MOSFETs/SiC Schottky diodes. Then, a comparison of the three scenarios is conducted. Conduction loss, switching loss, reverse recovery loss, and efficiency are considered for comparison. A conclusion is drawn that the SiC devices can improve the inverter and inverter-motor efficiency, and reduce the system size and cost due to the low loss properties of SiC devices. A comparison between a ZSI and traditional PWM inverters with SiC devices is also presented in this paper. Based on this comparison, the Z-source inverter produces the highest efficiency.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.1
no.2
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pp.53-57
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2012
The mathematical model of a three-phase voltage source pulse-width modulation (PWM) DC/AC inverter is non-linear, and in view of the traditional linear control strategy it can not meet the requirements of designing a high-performance inverter. What's more, when the loads are not pure resistive loads, the inverter further requires that the controller possess high-performance. This paper proposes a nonlinear control strategy for the inverter called Passivity-based Control. We can alter the inverter model in three-phase abc coordinate to two-phase synchronous rotating dq coordinate for establishing the port-control Hamiltonian (PCH) model for this system. We can control the distribution of energy in the system to achieve the control aim. Simulation results show that the passivity-based control method can make this system possess a level of high-performance that is both robust and dynamic.
In this investigation the PFM(Pulse Frequency Modulation} will be used for optimizing PWM inverter pulse pattern. In traditional the pulse frequency of PWM is kept const. But modulated PWM's frequency in this study, the sinusoidal inverter's performance should be improved. The PWM pulsepatterns are definitely controlled so that the time-integral function of the voltage vectors in the space vector notation may show a circular locus. Further, performance index will be minimized because of minimizing distortion of output current. Finally, we will implement itusingsingle-chip microprocessor.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.11
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pp.106-111
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2014
Currently, the commonly used method for PWM(Pulse Width Modulation) Inverter of the Solar Power Plant. However, the limit of the developing performance to the non-linear and switch devices of the Inverter. Therefore, we propose a model predictive control techniques applied to Laguerre functions. LMPC(Laguerre functions model predictive control) reduces the number of computations made and so online implementation becomes possible where traditional MPC would have fail. In this paper, we comment on the appropriate scope and functions degree of the LMPC inverter control. The simulation results from MATLAB are also provided.
This paper reports an investigation of pulse width modulation (PWM) techniques for two-phase brushless DC (BLDC) motors fed by a two-phase eight-switch inverter in a fan application. The three-phase BLDC motor is widely applied in industry; however, a lower-cost two-phase BLDC motor and drive circuit has been greatly in demand in recent years. In this paper, we introduce a mathematical model of the two-phase BLDC motor with sinusoidal back electromotive forces (EMFs) based on traditional three-phase BLDC motors. To simplify the drive algorithm and speed up its application, we analyze the principle of block commutation for a two-phase BLDC motor drive in the 180-electrical-degree conduction mode, and we further propose five PWM schemes to improve the commutation performance of the two-phase BLDC drive. The effectiveness of the proposed PWM methods is verified through experiments.
In a grid-connected photovoltaic (PV) system, the traditional Z-source inverter uses a low frequency transformer to ensure galvanic isolation between the grid and the PV system. In order to combine the advantages of both Z-source inverters and transformerless PV inverters, this paper presents a modified single-phase transformerless Z-source PV grid-connected inverter and a corresponding PWM strategy to eliminate the ground leakage current. By utilizing two reversed-biased diodes, the path for the leakage current is blocked during the shoot-through state. Meanwhile, by turning off an additional switch, the PV array is decoupled from the grid during the freewheeling state. In this paper, the operation principle, PWM strategy and common-mode (CM) characteristic of the modified transformerless Z-source inverter are illustrated. Furthermore, the influence of the junction capacitances of the power switches is analyzed in detail. The total losses of the main electrical components are evaluated and compared. Finally, a theoretical analysis is presented and corroborated by experimental results from a 1-kW laboratory prototype.
In this paper, a new two-phase space vector RPWM(Random PWM) is proposed. In the proposed RPWM, each of two-phase PWM pulses is located randomly in each switching interval. Based on the space vector modulation technique, the duty ratio of the pulses is calculated. Along with the randomization of the PWM pulses, we can obtain the effects of spread spectra of inverter output voltage, d.c link current and audible switching acoustic noise as in the case of randomly changed switching frequency. To verify the validity of the proposed two-phase RPWM scheme, the experiment based on the C167 micro-controller was executed. The performance of the proposed scheme was compared with traditional PWM schemes experimentally.
This paper proposes a novel soft starting algorithm by using PWM inverter technique to control an amplitude of the motor starting current at a single-phase induction motor (SPIM). Traditional SPIM starting methods such as a Split-Phase, Capacitor-Start, Permanent-Split Capacitor (PSC), Capacitor-Start Capacitor-Run (CSCR), basically cannot control the magnitude of starting current due to the fixed system structures. Therefore, in this paper, a soft starting algorithm based on a proportional resonant (PR) control with a variable and constant frequency is proposed to reduce the inrush current and starting up time. In addition, a transition algorithm for operation modes is devised to generate a constant voltage and constant frequency (CVCF). The validity and effectiveness of the proposed soft starting method and transition algorithm are verified through experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.7
no.2
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pp.194-204
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2002
In this paper, a new two-phase space vector RPWM(Random PWM) is proposed. In the proposed RPWM, each of two-phase PWM pulses is located randomly in each switching interval. Based on the space vector modulation technique, the duty ratio of the pulses is calculated. Along with the randomization of the PWM pulses, we can obtain the effects of spread spectra of inverter output voltage, d.c link current and audible switching acoustic noise as in the case of randomly changed switching frequency. To verily the validity of the proposed two-phase RPWM scheme, the experiment based on the Cl67 micro-controller was executed. The performance of the proposed scheme was compared with traditional PWM schemes experimentally.
This paper proposes a servo control system of SPMSM (Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor) which essentially uses vector control method. The control system is composed of the PI controller for speed control and the current controller using space voltage vector PWM technique. The high-speed processing of algorithm for vector control and inverter switching for PWM is carried out by TMS320C31 DSP and IGBT module, respectively. The proposed scheme for 2.2kW SPMSM is verified through digital simulations and experiments, which show higher performance than that of traditional hysteresis current control technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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