This paper proposes the dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller in pulse width modulation inverter of motor drive. To avoid a short circuit in the dc link, the dead time of the switch device is surely required. However, the dead time effect causes the phase current distortions, torque pulsations, and degradations of control performance. To solve these problems, the output current including ripple components on the synchronous reference frame and stationary reference frame are analyzed in detail. As a results, the distorted synchronous d-and q-axis currents contain the 6th, 12th, and the higher harmonic components due to the influence of dead time effect. In this paper, a new dead time effect compensation algorithm using proportional resonant controller is also proposed to reduce the output current harmonics due to the dead time and nonlinear characteristics of the switching devices. The proposed compensation algorithm does not require any additional hardware and the offline experimental measurements. The experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed dead time effect compensation algorithm.
Dead-time element must be set into space vector pulsed width modulation signals to avoid short circuits of the inverter. However, the dead-time element distorts the output voltage vector, which deteriorates the performance of electrical machine drive system. In this paper, dead-time effect and its compensation control strategy are analyzed. Based on the analysis, the voltage distortion caused by dead-time is regarded as two disturbances imposed on dq axes in the rotor reference frame, which degenerates the current tracking performance. To inhibit the adverse effect caused by the dead-time, a control scheme using two linear extended state observers is proposed. This method provides a strong ability to suppress dead-time effects. Simulations and experiments are conducted on a permanent magnet synchronous motor drive system to demonstrate the effectiveness of the proposed method.
This paper presents a novel and direct dead time compensation method of the 3 phase inverter using space vector pulse width modulation(SVPWM) topology. In the turn on time calculation of the effective voltage, the dead time effect is directly compensated according to the current direction of the midium voltage reference. Since the turn on time of the effective voltage vector is affected by the dead time, the loss time is compensated to turn on time of the effective voltage vector. And the dead time is added to the calculated voltage vector switching times according to the current direction. For the more effective compensation, the direction of the midium phase current is considered by the practical direction and voltage drops in the power devices. The proposed method can compensate the dead time which is considered feedback error or direction of middle phase current without coordinate transform in added controller. The proposed dead time compensation scheme is verified by the computer simulation and experiments of 3 phase R L load.
본 논문은 공간벡터펄스 변조법(SVPWM, Space Vector Pulse Width Modulation)을 사용하는 3상 인버터의 새로운 데드타임 직접 보상 방법을 제안한다. 제안된 데드타임 보상방식은 인버터에 인가되는 데드타임을 중간상 전류의 방향에 따라, 유효전압이 인가되는 유효전압벡터 인가시간에서 직접 보상하는 방식이다. 3상 인버터에서 각상에 인가되는 전압의 크기는 유효전압이 인가되는 시간에 의해 결정되고, 데드타임의 영향에 따라, 실제로 유효전압이 인가되는 스위칭 시간은 전류의 방향에 따라 손실이 발생하게 된다. 제안된 방식에서는 실제로 전류의 방향에 따라 손실이 발생하는 유효전압벡터의 인가시간에 직접적으로 손실 시간을 더하여 유효전압벡터의 인가시간을 계산하는 방식으로 별도의 전압오차를 보상하기 위한 제어기와 복잡한 d-q 변환을 필요로 하지 않는 장점이 있다. 제안된 방식은 3상 R-L 부하에 대하여 컴퓨터 모의해석과 실험을 통하여 제안된 방식의 데드타임 보상을 검증하였다.
This study proposes a compensation method for the dead-time effects on a single-phase grid-connected inverter. Dead time should be considered in the pulse-width modulation gating signals to prevent the simultaneous conduction of switching devices, considering that a switching device has a finite switching time. Consequently, the output current of the grid-connected inverter contains odd-numbered harmonics because of the dead time and the nonlinear characteristics of the switching devices. The effects of dead time on output voltage and current are analyzed in this study. A new compensation algorithm based on second-order generalized integrator is also proposed to reduce the dead-time effect. Simulation and experimental results validate the effectiveness of the proposed compensation algorithm.
Dead-Time is necessary to prevent the shot circuit of the full bridge inverters in pulse width modulation. However the output voltage deviations is the result of the Dead-Time that decrease power from the out put voltage inverters. This paper presents the method that compensate power output voltage inverters loss in Dead-Time circuit for DC Motor Drives with full bridge voltage inverters. The compensation of Dead-Time method is a sample and a low-cost solution. The comparison between the test results and simulation by MATLAB&SIMULINK under the same condition is similar.
In this paper a new current controller with dead time compensation for small time constant PMSM is proposed. Precise analysis on voltage distortion by dead time and device characteristics is presented. Simulation results are presented to demonstrated the validity of the proposed method.
This paper presents a neural network based adaptive dead-time compensation strategy for an inverter fed permanent magnet synchronous motor drive. The neural network is used for identifying the dead-time compensation time (DTCT) that includes an equivalent dead-time, turn-on/off time and on-state voltage components of the voltage source inverter. In order to train the neural network, desired DTCTs for eight operating points are prepared as training data. The trained neural network can identify a desired DTCT for any operating point because it has the capability of the interpolation. The accuracy of the identified DTCT is experimentally confirmed by comparing the calculated active power with a measured one.
A simple and effective dead time compensation scheme for a PWM inverter-fed permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive using the model reference adaptive control (MRAC) and coordinate transformation is presented. The basic concept is to first transform a time-varying disturbance caused by the dead time and inverter nonlinearity into unknown constant or slowly-varying one by the coordinate transformation, and then use the MRAC design technique to estimate this parameter in the stationary reference frame. Since the MRAC scheme is a suitable way of estimating such a parameter, the control performance can be significantly improved as compared with the conventional observer-based method tracking time-varying parameters. In the proposed scheme, the disturbance voltage caused by the dead time is effectively estimated and compensated by on-line basis without any additional circuits nor existing disadvantages as in the conventional methods. The asymptotic stability is proved and the effectiveness of the proposed scheme is verified.
A new dead time compensation scheme that can exactly estimate the dead time and inverter nonlinearity under parameter variations is proposed for a PWM inverter-fed PMSM drive. The proposed scheme uses the fact that the sixth harmonic component in total disturbance estimated under the presence of various uncertainties is mainly caused by the dead time and inverter nonlinearity. The total disturbance due to the parameter variations as well as the dead time and inverter nonlinearity is estimated by the adaptive scheme. The sixth harmonic component is extracted from this total disturbance through harmonic analysis. The obtained sixth harmonic is processed by the PI controller to estimate the disturbance caused by the dead time and inverter nonlinearity in the stationary reference frame. The effectiveness of the proposed scheme is verified. Without requiring an additional hardware, the proposed scheme can effectively compensate the dead time and inverter nonlinearity even under the parameter variations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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