Canned-motor of 3-phase induction is to be used for MCP. Its design and analysis are performed considering the effect of eddy-current loss induced in the can. The effect of inverter of canned-motor is also considered as it is controlled by VVVF inverter for two operating points.
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.
This paper presents a new model predictive control method without the effect of a weighting factor in order to reduce common-mode voltage (CMV) for a three-phase voltage source inverter (VSI). By utilizing two active states with same dwell time during a sampling period instead of one state used in conventional method, the proposed method can reduce the CMV of VSI without the weighting factor. Simulation is carried out to verify the effectiveness of the proposed predictive control method with the aid of PSIM software.
In this paper, the development of a cost-effective active power filter/uninterruptible power supply (APF/UPS) system with seamless mode transfer is described. The proposed scheme employs a pulse-width-modulation (PWM) voltage-source inverter and has two operational modes. First, when the source voltage is normal, the system operates as an APF, which compensates for the harmonics and power factor while boosting the DC-link voltage to be ready for the disturbance, without an additional DC charging circuit. A simple algorithm to detect the load current harmonics is also proposed. Second, when the source voltage is out of the normal range (owing to sag, swell, or outage), it operates a UPS, which controls the output voltage constantly by discharging the DC-link capacitor. Furthermore, a seamless transfer method for the single-phase inverter between the APF mode and the UPS mode is also proposed, in which an IGBT switch with diodes is used as a static bypass switch. Dissimilar to a conventional SCR switch, the IGBT switch can implement a seamless mode transfer. During the UPS operation, when the source voltage returns to the normal range, the system operates as an APF. The proposed system has good transient and steady-state response characteristics. The APF, charging circuit, and UPS systems are implemented in one inverter system. Finally, the validity of the proposed scheme is investigated with simulated and experimental results for a prototype APF/UPS system rated at 3 kVA.
Multilevel converter topologies are widely used in many applications. The cascaded H-bridge multilevel inverter (CHBMI), which is one of many multilevel converter topologies, has been introduced as a useful topology in high and medium power. However, it has a drawback to require a lot of switches. Therefore, the reliability of CHBMI is important factor for analyzing the performance. This paper presents a simple switch fault diagnosis method for single-phase CHBMI. There are two types of switch faults: open-fault and short-fault. In the open-fault, the body diode of faulty switch provides a freewheeling current path. However, when the short-fault occurs, the distortion of output current is different from that of the open-fault because it has an unavailable freewheeling current flow path due to a disconnection of fuse. The fault diagnosis method is based on the zero current time analysis according to zero-voltage switching states. Using the proposed method, it is possible to detect the location of faulty switch accurately. The PSIM simulation and experimental results show the effectiveness of proposed switch fault diagnosis method.
Multiple parallel inverters have multiple resonant frequencies that are influenced by many factors. This often results in stability and power quality problems. This paper develops a multiple input multiple output model of grid-connected inverter systems using a closed-loop transfer function. The influence factors of the resonant characteristics are analyzed with the developed model. The analysis results show that the resonant frequency is closely related to the number, type and composition ratio of the parallel inverters. To suppress resonance, a scheme based on virtual impedance is presented, where the virtual impedance is emulated in the vicinity of the resonance frequency. The proposed scheme needs one inverter with virtual impedance control, which reduces the design complexity of the other inverter controllers. Simulation and experimental tests are carried out on two single phase converter-based setups. The results validate the correctness of the model, the analytical results and the resonant suppressing scheme.
This paper presents a control scheme for three-level NPC inverters using small DC-link capacitors. To reduce the inverter system volume, the film capacitor with small capacitance is a promising candidate for the DC-link. When small capacitors are applied in a three level inverter, however, the AC ripple component increases in the DC-link NPV (neutral point voltage). In addition, the three-phase input grid currents are distorted when the DC-link capacitors are fed by diode rectifier. In this paper, the additional circuit is applied to compensate for small capacitor systems defect, and the offset voltage injection method is presented for the stabilization in NPV. These two proposed processes evidently ensure the quality improvement of the input grid currents and output load currents. The feasibility of the proposed method is verified by experimental results.
In this paper, current control using PI controller in the synchronous reference frame is analyzed through the relationship among bandwidth, resonance frequency, and sampling frequency in the grid-connected inverter with LCL filter. Stability is investigated by using bode plot in frequency domain and root locus in discrete domain. The feedback variable is the grid current, which is regulated by the PI controller in the synchronous reference frame. System delay is modeled as 1.5Ts, which contains computational and PWM modulator delay. Two resonance frequencies are given at 815 Hz and 3.16 kHz from LCL filter parameters. Sufficient phase and gain margins can be obtained to guarantee stable current control, in case that resonance frequency is above one-sixth of the sampling frequency. Unstable current control is performed when resonance frequency is below one-sixth of the sampling frequency. Analysis results of stability from frequency response and discrete response is the same regardless of resonance frequency. Finally, stability of current control based on theoretical analysis is clearly verified through simulation and experiment in grid-connected inverters with LCL filter.
LCL filters are widely used in high-order harmonics attenuation of output currents in grid-connected inverters. However, output currents of grid-connected inverters with LCL filters can become unstable because of the resonance of the filters. Given that the characteristics of output currents in inverters mostly depend on filter performance, the exact analysis of filters by considering parasitic components is necessary for both harmonics attenuation and current control. LCL filters have three or four parasitic components: the series and/or parallel resistance of the filter capacitor and the series resistance of the two filter inductors. Most studies on LCL filters have focused on the parasitic components of the filter capacitor. Although several studies have addressed the parasitic components of the filter inductor at the inverter side, no study has yet investigated the concurrent effects of series resistance in both filter inductors in detail. This paper analyzes LCL filters by considering series resistance in both filter inductors; it proposes an active damping method based on the virtual series resistance of LCL filters. The performance of the proposed active damping is then verified through both simulation and experiment using Hardware-in-the-Loop Simulator(HILS).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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