The carrier-based space vector pulse width modulation(SVPWM), which is considered as highly simple and efficient PWM technology, can be also used in multilevel inverters. The method was originally designed for the two-level inverter and developed to the diode clamped multilevel inverter structure. however it may be noted that it also cause bad switch utilization in cascaded multilevel inverter. This paper introduces an improved carrier-based SVPWM scheme, which is fully suitable for cascaded multilevel inverter topologies because it can achieve the optimized switch utilization through the redistribution of the triangular carrier waves considering leg voltage redundancies while having the advantages of the conventional carrier-based SVPWM. Using simulation and experimental results, the superior performance of new PWM method is shown.
Three-phase system has many problems because of the unbalance load. So we propose two control algorithms using active power filter to dissolve these problems. One is three-leg inverter topology in which ac neutral line is connected directly to the midpoint of two series dc capacitors. The other is four-leg inverter topology in which ac neutral line is provided through a fourth leg. The three-phase unbalance is considered by connecting the load to one-phase. It is show that the proposed control algorithms give good performances.
Finite-control-set model predictive control (FCS-MPC) is a promising control scheme for two-level voltage-source inverters (TL-VSIs). However, two main issues arise in the classical FCS-MPC method: an exponentially-increasing computational time and a low steady-state performance. To solve these two issues, a novel FCS-MPC method has been proposed for n-phase TL-VSIs in this paper. The basic idea of the proposed method is to carry out the FCS-MPC scheme of TL-VSIs for one leg by one leg, like a "pipeline". Based on this idea, the calculations are reduced from exponential time to linear time and its current waveforms are improved by applying more switching states per sampling period. The cases of three-phase and five-phase TL-VSIs were tested to verify the effectiveness of proposed method.
Ji Jun-Keun;Kim Hyo-sung;Sul Seung-Ki;Kim Kyung-Hwan
Proceedings of the KIPE Conference
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2004.07a
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pp.77-81
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2004
In this paper a novel line interactive UPS (Uninterruptible Power Supply) using the two 4-leg VSCs and AC line reactor is proposed. The 4-leg Voltage Source Converter(VSC) can use the DC link voltage effectively by the 3-D SVPWM method. Hence the DC battery voltage can be reduced by $15\%$ in comparison to that of the conventional line-interactive UPS system. One VSC is in parallel with the AC line reactor of the power source side, and the other is in series with the load. The parallel 4-leg voltage source inverter controls three-phase line voltage independently in order to control the line reactor current indirectly. It eliminates the neutral line current and the active ripple power of the source side using the pqr theory so that unity power factor and the sinusoidal source current can be achieved even though both the source and the load voltages have zero sequence components. The series 4-leg voltage source inverter compensates the line voltage and allows the load voltage to be balanced and harmonic-free. Both of parallel and series 4-leg voltage source inverters always act as independently controllable voltage sources, so that three-phase output voltage shows a seamless transition to the backup mode. The feasibility of the proposed UPS system has been investigated and verified through computer simulation results.
The four-leg Voltage Source Converter(VSC) can use the DC link voltage effectively by the 3-D SVPWM method. Hence the DC battery voltage can be reduced by $15\%$ in comparison to that of the conventional line-interactive UPS system. In this paper a novel line interactive Uninterruptible Power Supply(UPS) using the two four-leg VSCs is proposed. One VSC is in parallel with the ac link reactor of the power source side, and the other is in series with the load. The parallel four-leg voltage source inverter controls the three-phase line voltage independently in order to control the line reactor current indirectly. It eliminates the neutral line current and the active ripple power of the source side using the pqr theory so that unity power factor and the sinusoidal source current can be achieved even though both the source and the load voltages have zero sequence components. The series four-leg voltage source inverter compensates the line voltage and allows it to be balanced and harmonic-free. Both of the parallel and series four-leg voltage source inverters always act as independently controllable voltage sources, so that the three-phase output voltage shows a seamless transition to the backup mode. The feasibility of the proposed UPS system has been investigated and verified through computer simulations results.
This paper proposes a cost-effective topology to drive a three-phase open-end load based on a five-leg indirect matrix converter (IMC) and a space vector modulation (SVM) method. By sharing an inverter leg with two load terminals, the proposed topology can reduce the number of power switches when compared to topologies based on a direct matrix converter or a six-leg IMC. The new SVM method uses only the active vectors that do not produce common-mode voltage (CMV), which results in zero CMV across the load phase and significantly reduces the peak value of the CMV at the load terminal. Furthermore, the proposed drive system can increase the voltage transfer ratio up to 1.5 and provide a superior performance in terms of an output line-to-line voltage with a three-level pulse-width modulation waveform. Simulation and experimental results are given to verify the effectiveness of the proposed topology and the new SVM method.
In this paper, a novel offset-based single-state pulse width modulation (PWM) method for achieving zero common-mode voltage (CMV) and reducing switching losses in multilevel inverters is presented. The specific active switching state of the zero common-mode (ZCM) voltage that approximates the reference voltage can be deduced from the switching state sequence of the reduced CMV phase disposition PWM (CMV PD PWM) method. From the reference leg voltages for the zero common-mode voltage, an N-to-2-level transformation defines a virtual two-level inverter and the corresponding nominal leg voltage references. The commutation process of the reduced CMV PD PWM method in a multilevel inverter and its outputs can be simply followed in a nominal switching time diagram for the virtual inverter. The characteristics of the reduced CMV PD PWM and the single-state PWM for zero common-mode voltage are analyzed in detail in this paper. The theoretical analysis of the proposed PWM method is verified by experimental results.
This paper proposes a soft-transition control strategy for a three phase ZCS(Zero Current Switching) inverter circuit. Each phase leg of inverter circuit consists of an LC resonant tank, two main switches, and two auxiliary switches. This paper presents design consideration via a study example of a three phase prototype inverter for motor drives. A simple device tester with zero current switching capability is proposed to select eligible auxiliary switches. The principle of operation, feature and design consideration is illustrated and verified through the experiment with a 2.2kW 5kHz IGBT based experimental circuit.
본 논문에서는 5-레그 인버터(Five-leg Inverter)를 이용하여 2대의 유도전동기를 구동하는 시스템의 모델 예측 제어 기법을 제안한다. 기존 모델 예측 제어 기법인 FS-MPC(Full-Set MPC)는 5-레그 인버터에서 가능한 32가지의 모든 스위칭 상태를 고려하기 때문에 제어 성능은 뛰어나지만 계산량이 많아지는 단점이 있다. 본 논문에서는 FS-MPC보다 제어 성능의 저하를 최소화하고 계산량은 현저히 감소시킨 모델 예측 제어 기법을 제안하며 시뮬레이션을 통해 제안하는 기법의 성능 및 타당성 검증을 검증한다.
본 논문에서는 단일 2-level 3-leg 전압형 인버터를 사용하여 직렬 연결된 3상 및 단상 표면부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)를 가변속 운전하는 기법을 제안한다. 일반적으로 두 영구자석 동기전동기를 독립적으로 가변속 운전하기 위해서는 각각의 인버터가 필요하지만, 본 논문은 옵셋(Offset) 전압을 사용한 전압 펄스 폭 변조(PWM) 방식으로 인버터를 제어하여 단일 인버터를 사용한 3상 및 단상 전동기 동시 운전이 가능하다. 제안된 방식은 전력용 반도체 소자 수를 줄여 전동기 구동시스템의 가격을 절감시킬 수 있으며, PLECS 시뮬레이션을 통하여 제안된 토폴로지의 유효성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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