The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.5
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pp.421-428
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2015
An advanced direct torque control (DTC) with pulse width modulation (PWM) method is presented in this paper. The duty ratio calculation of the selected voltage vector is based on the voltage functions of the selected voltage vector according to the sector angle. The proposed DTC uses a conventional DTC scheme with six sector divisions and switching rules. However, the winding voltages are supplied by the PWM approach. Furthermore, the duty ratio of the switching voltage vector is determined by the flux, torque error, and motor speed. The base voltage that shall determine the duty ratio can be calculated by approximate voltage functions according to the voltage angle. For the calculation of base voltages, second-order quadratic functions are used to express the output voltage of the selected voltage vector according to voltage angle. The coefficients for the second-order quadratic functions are selected by the voltage vector, which is determined by the switching rules of the DTC. In addition, the voltage functions are calculated by the coefficients and voltage angle between the voltage vector and rotor position. The switching voltages from the calculated duty ratio can supply the proper torque and flux to reduce the ripple and error. The proposed control scheme is verified through practical experimental comparisons.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.48
no.2
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pp.89-96
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1999
This paper proposes a common-mode voltage reduction method base on SVPWM(Space-Vector Pulsewidth Modulation) in three phase PWM converter/inverter system. By shifting the active voltage vector of inverter and aligning this to the active vector of converter, it is possible to eliminate a common-mode voltage pulse in one control period. Since the proposed PWM method maintains the active voltage vector, it does not affect the control performance of PWM converter/inverter system. Without any extra hardware, overall common mode voltage dv/dt and conrresponding leakage current can be reduced to two-third of the conventional three phase symmetric SVPWM scheme.
In this paper, we investigate the control methodology of inverter Airconditioner, using the three dimensional vector scheme. The method of three dimensional vector aims at the determination of optimal switching patterns for PWM to reduce switching loss and to improve the performance supplied voltage. The induction motors are widely used for home Airconditioners. These motors can be classified into two types: on or off control of Airconditioner and the speed control of motor. For speed control of motors, generally PWM methods are used. The PWM method based upon the modulation of triangular wave can not afford to supply line voltage to the motor sufficiently because of the capacity of processing speed of micro processors. Therefore airconditioner can not be operated efficiently. This problem can be solved with the method of three dimensional vector since it can increase the supplied voltage and maximum operating frequency of motor to 173V and 96Hz, respectively. As the result, this method shows 10 - 15% increase of voltage and 10% increase of operating frequency over the modulation of triangular wave. According to a theoretical study, the number of switching in the method of three dimensional vector is smaller than that of the modulation of triangular wave. The power consumption can be reduced and the supplied voltage can be increased. In other words, the efficiency of Airconditioner can be improved. We show that the method of three dimensional vector can supply higher voltage than the modulation of triangular method through the experiments and verify the degree of improvement of efficiency theoretically.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.22
no.1
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pp.18-26
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2017
This paper proposes the model predictive control with space vector modulation (SVM) method for current control of voltage-source inverter. Unlike the conventional method using a limited number of voltage vectors by switching states, the proposed method can consider various voltage vectors to identify the optimized voltage vector. The various voltage vectors are obtained by subdividing existing voltage vectors. The optimized voltage vector that minimizes the cost function is selected and applied to the inverter by using the SVM. The various voltage vectors and SVM reduce current ripples in the output AC side of the inverter compared with the conventional method. The effectiveness and performance of the proposed method are verified through simulation and experiment with a three-phase two-level voltage-source grid-connected inverter.
This paper presents an improved switching selection method for the direct torque control (DTC) of five-phase induction motors (IMs). The proposed method is conducted using optimal switching selection. A five-phase inverter has 32 voltage vectors which are divided into 30 nonzero voltage vectors and two zero voltage vectors. The magnitudes of the voltage vectors consist of large, medium, and small voltage vectors. In addition, these vectors are related to the torque response and torque ripple. When a large voltage vector is selected in a drive system, the torque response time decreases with an increased torque ripple. On the other hand, when a small voltage vector is selected, the torque response time and torque ripple increase. As a result, this paper proposes an optimal voltage vector selection method for improved DTC of a five-phase induction machine depending on the situation. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed control algorithm.
This paper proposes the advanced PWM method that can reduce common-mode voltage in three-phase PWM converter-inverter system. By the proper distribution of the zero-voltage vector of inverter, it is possible to cancel out a common-mode voltage pulse in a sampling period. Since the proposed PWM method maintains the effective-voltage vector, it does not affect the control performance of converter-inverter system. Without any extra hardware, overall common-mode voltage can be decreased by one-third compared with conventional PWM scheme.
Kim, Jeong-Ok;Jo, Nae-Su;Choe, Byeong-Tae;Kim, U-Hyeon;Im, Seong-Un;Gwon, U-Hyeon
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.11b
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pp.31-34
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2003
There are several types of switching table for selection voltage vector in direct torque control of induction motor. In general, two-quadrant and four-quadrant operation switching table are used mostly. Two-quadrant operation has an advantage that reduced the torque ripples in comparison with four-quadrant operation, but it has the defect that is not constant average torque. Because the torque increasing slope size by non-zero voltage vector is different from the torque decreasing slope size by zero voltage vector as speed region. The main objective of this study is to maintain constant average torque using two-quadrant operation switching table. In proposed method, the torque increasing slope or decreasing slope are calculated before selected voltage vector is applied. Then, it is applied to zero voltage vector or non-zero voltage vector until the torque increasing slope and decreasing slope are equal. In total magnitude. Therefore it becomes to maintain average torque at whole operation speed. The validity of the proposed method is proven by simulated and experimental results.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.8
no.3
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pp.274-284
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2003
Multi-level converter that is high-capacity electric power conversion system is used widely to electric motor drive system and FATCs(Flexible AC Transmission Systems). H-Bridge converter has been prevalently applied to shunt-type system because it can be easily expanded to the multi-level. In steady states, converter is normally operated in the range of 0.7∼0.8 of modulation Index. Even though zero vectors are not imposed to high modulation index, DC-Link voltage Is constant. It means that converter has another boost vector except for zero vectors among several vectors in 3-level converter. This paper has examined the principle of boost vector and investigated the difference between another boost vector and zero vectors in 3-level converter. In addition, this paper has analysed and compared the charging currents and the capacitor voltages of two topologies. The currents and voltages are related to reference voltage. Therefore, it proposed the calculation method for the voltage ripple and the charging current of each capacitor and compared various DC-Link voltage control methods through the simulation.
A model predictive current control (MPCC) method that does not employ a cost function is proposed. The MPCC method can decrease common-mode voltages in loads fed by three-phase voltage-source inverters. Only non-zero-voltage vectors are considered as finite control elements to regulate load currents and decrease common-mode voltages. Furthermore, the three-phase future reference voltage vector is calculated on the basis of an inverse dynamics model, and the location of the one-step future voltage vector is determined at every sampling period. Given this location, a non-zero optimal future voltage vector is directly determined without repeatedly calculating the cost values obtained by each voltage vector through a cost function. Without utilizing the zero-voltage vectors, the proposed MPCC method can restrict the common-mode voltage within ± Vdc/6, whereas the common-mode voltages of the conventional MPCC method vary within ± Vdc/2. The performance of the proposed method with the reduced common-mode voltage and no cost function is evaluated in terms of the total harmonic distortions and current errors of the load currents. Simulation and experimental results are presented to verify the effectiveness of the proposed method operated without a cost function, which can reduce the common-mode voltage.
This paper presents a voltage angle control strategy for surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM) drives used in low-cost applications, wherein a current vector control is not employed. In the proposed method, the current vector control scheme, which requires high precision phase-current sensing units and a fast calculation capability of a motor drive controller, is replaced with the voltage angle controller. The proposed voltage angle controller calculates a d-axis voltage command to make the d-axis current zero by using a simple equation obtained from the voltage equation of SPMSM. The proposed method shows performance similar to the current vector controlled SPMSM drive during steady-states and its structure is very simple and thus it can be easily implemented with a low-cost microcontroller. The effectiveness of the proposed method is verified through simulations and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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