In a general purpose inverter, a dead-time compensation strategy is very important for reducing torque ripples and acoustic noises of motors. However, in the case of small capacity inverter, the accurate dead-time compensation is hard to be obtained because a removal of the switching noise in a feedback current signal is difficult on condition of low-cost implementation. In this paper, the operation characteristics of the general purpose inverter applied the dead time compensation algorithm using an instantaneous back calculation of the phase angle of the current are presented.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.5
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pp.409-415
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2012
This paper presents a new software-based on-line dead-time compensation technique for a single-phase grid-connected photovoltaic (PV) inverter system. To prevent a short circuit in the inverter arms, a switching delay time must be inserted in the pulse width modulation (PWM) signals. This causes the dead-time effect, which degrades the system performance around zero-crossing point of the output current. To reduce the dead-time effect around the zero-crossing point of grid current, a harmonic mitigation of grid current is used as an additional part of the synchronous frame current control scheme. This additional task mitigates the harmonic components caused by the dead-time from the grid current. Simulation and experimental results are shown to verify the effectiveness of the proposed dead-time compensation method in the single-phase grid-connected inverter system.
In this paper, an on-line dead-time compensation method based on a time delay control approach is presented. The disturbance voltages caused by the dead time are estimated in an on-line manner by the time delay control without any additional circuits and off-line experimental measurements. And the estimated disturbance voltages are fed to voltage references in order to compensate the dead-time effects. The proposed method is applied to a PM synchronous motor drive system and implemented by using software of a digital signal processor (DSP) TMS320C31. Experiments are carried out for this system and the results well demonstrate the effectiveness of the proposed method.
In this paper, an improved dead time compensation method which is concerned about dead time and extra time in Pulse-Width-Modulation(PWM) period is presented comparing the existing dead time compensation. The voltage drop across the switches are modeled excluding effect of stray capacitor. A low pass filter(LPF) is adopted for accurate detecting of current polarity. The method is based on Space-Vector-Pulse-Width-Modulation(SVPWM). All simulation results are presented using MATLAB and Simulink.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.2
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pp.115-121
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2015
Stand-alone inverter supplies constant voltage to loads. However, when a three-phase stand-alone inverter supplies unbalanced load, the generated output voltages also become unbalanced. The nonlinear characteristics of inverter dead time cause a more serious distortion in the output voltage. With unbalanced load, voltage distortion caused by dead time differs from voltage distortion under balanced load. Phase voltages in the stationary reference frame include unbalanced odd harmonics and then, d-q axis voltages in the synchronous reference frame have even harmonics with different magnitude, which are mitigated by the proposed multiple resonant controller. This study analyzes the voltage distortion caused by unbalanced load and dead time, and proposes a novel dead time compensation method. The proposed control method is tested on a 10-kW stand-alone inverter system, and shows that total harmonic distortion (THD) is reduced to 1.5% from 4.3%.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.3
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pp.213-221
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2012
In a PWM inverter-fed IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) drive, a dead time is inserted to prevent a breakdown of switching device caused by the short-circuit of DC link. This distorts the inverter output voltage resulting in a current distortion and torque ripple. In addition to the dead time, nonlinearity exists in switching devices of the PWM inverter, which is generally dependent on operating conditions such as the temperature, DC link voltage, and current. The voltage disturbance caused by the dead time and inverter nonlinearity directly influences on the inverter output performance, and it is known to be more severe at low speed. In this paper, a new compensation scheme for the dead time and inverter nonlinearity under the parameter variation is proposed for a PWM inverter-fed IPMSM drive. The overall system is implemented using DSP TMS320F28335 and the validity of the proposed algorithm is verified through the simulation and experiments.
Dead time is typically incorporated in voltage source inverter systems to prevent short circuit cases. However, dead time causes an error between the output voltage and reference voltage. Hence, voltage equation-based algorithms, such as motor parameter estimation and back electromotive force (EMF)-based sensorless algorithms, are prone to estimation errors. Several dead-time compensation methods have been developed to reduce output voltage errors. However, voltage errors are still common in zero current crossing areas, and an effect of the error is much worse in a low speed region. Therefore, employing voltage equation-based algorithms in low speed regions is difficult. This study analyzes the conventional dead-time compensation method and output voltage errors in low speed operation areas. A current shaping method that can reduce output voltage errors is also proposed. Experimental results prove that the proposed method reduces voltage errors and improves the accuracy of the parameter estimation method and the performance of the back EMF-based sensorless algorithm.
Dead time and the nonideal characteristics of components all lead to phase voltage distortions. In order to eliminate the harmful effects caused by distortion, numerous methods have been proposed. The efficacy of a method mainly depends on two factors, the compensation voltage amplitude and the phase current polarity. Theoretical derivations and experiments are given to explain that both of these key factors can be deduced from the compensation time, which is defined as the error time between the ideal phase voltage duration and the actual phase voltage duration in one Pulse Width Modulation (PWM) period. Based on this regularity, a novel method for compensating phase voltage has been proposed. A simple circuit is constructed to realize the real-time feedback of the phase voltage. Utilizing the actual phase voltage, the compensation time is calculated online. Then the compensation voltage is derived. Simulation and experimental results show the feasibility and effectivity of the proposed method. They also show that the error voltage is decreased and that the waveform is improved.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.2B
no.3
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pp.81-89
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2002
The sensorless AC motor drive is a popular topic of study due to the cost and reliability of speed and position sensors. Most sensorless algorithms are based on the mathematical modeling of motors including electrical variables such as phase current and voltage. Therefore, the accuracy of such variables largely affects the performance of the sensorless AC motor drive. However, the output voltage of the SVPWM-VSI, which is widely used in sensorless AC motor drives, has considerable errors. In particular, the SVPWM-VSI is error-prone in the low speed range because the constant DC link voltage causes poor resolution in a low output voltage command and the output voltage is distorted due to dead time and voltage drop. This paper investigates a novel high-performance strategy for overcoming these problems in a sensorless ac motor drive. In this paper, a variation of the DC link voltage and a direct compensation for dead time and voltage drop are proposed. The variable DC link voltage leads to an improved resolution of the inverter output voltage, especially in the motor's low speed range. The direct compensation for dead time and voltage drop directly calculates the duration of the switching voltage vector without the modification of the reference voltage and needs no additional circuits. In addition, the proposed strategy reduces a current ripple, which deteriorates the accuracy of a monitored current and causes torque ripple and additional loss. Simulation and experimentation have been performed to verify the proposed strategy.
Kim, Do-Yun;Won, Il-Kuen;Lee, Jung-Hyo;Won, Chung-Yuen
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.5
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pp.1891-1901
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2017
In this paper, optimal control of the fuel cell and design of a high-efficiency power converter is implemented to build a high-priced fuel cell system with minimum capacity. Conventional power converter devices use a non-isolated boost converter for high efficiency while the battery is charged, and reduce its conduction loss by using MOSFETs instead of diodes. However, the efficiency of the boost converter decreases, since overshoot occurs because there is a moment when the body diode of the MOSFET is conducted during the dead time and huge loss occurs when the dead time for the maximum-power-flowing state is used in the low-power-flowing state. The method proposed in this paper is to adjust the dead time of boost and rectifier switches by predicting the power flow to meet the maximum efficiency in every load condition. After analyzing parasite components, the stability and efficiency of the high-efficiency boost converter is improved by predictive compensation of the delay component of each part, and it is proven by simulation and experience. The variation in switching delay times of each switch of the full-bridge converter is compensated by falling time compensation, a control method of PWM, and it is also proven by simulation and experience.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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