Matsa, Amarendra;Ahmed, Irfan;Chaudhari, Madhuri A.
Journal of Power Electronics
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제14권5호
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pp.937-945
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2014
This paper presents an optimized space vector pulse-width modulation (OSVPWM) technique for a five-level cascaded H-bridge (CHB) inverter. The space vector diagram of the five-level CHB inverter is optimized by resolving it into inner and outer two-level space vector hexagons. Unlike conventional space vector topology, the proposed technique significantly reduces the involved computational time and efforts without compromising the performance of the five-level CHB inverter. A further optimized (FOSVPWM) technique is also presented in this paper, which significantly reduces the complexity and computational efforts. The developed techniques are verified through MATLAB/SIMULINK. Results are compared with sinusoidal pulse-width modulation (SPWM) to prove the validity of the proposed technique. The proposed simulation system is realized by using an XC3S400 field-programmable gate array from Xilinx, Inc. The experiment results are then presented for verification.
The space vector pulse width modulation (SVPWM) technique is a popular PWM method for medium voltage drive applications. Conventional SVPWM (CSVPWM) and bus clamped SVPWM (BCSVPWM) are the most common SVPWM techniques. This paper evaluates the performance of various advanced BCSVPWM strategies in terms of their harmonic distortion and switching loss based on a uniform frame work. A uniform frame work, pulse number captures the performance parameter variations of different SVPWM strategies for various number of samples with heterogeneous pulse numbers. This work compares different advanced BCSVPWM techniques based on the modulation index and location of the clamping position (zero vector changing angle ) of a phase in a line cycle. The frame work provides a fixed fundamental frequency of 50Hz. The different BCSVPWM switching strategies are implemented and compared experimentally on a 415V, 2.2kW, 50Hz, 3-phase induction motor drive which is fed from an IGBT based 2 KVA voltage source inverter (VSI) with a DC bus voltage of 400 V. A low cost PIC microcontroller (PIC18F452) is used as the controller platform.
In this paper, maximum boost space vector pulse-width modulation(MBSVPWM) strategy of Z-Source Inverters(ZSIs) is proposed. Conventional space vector pulse-width modulation(SVPWM) method of Voltage Source Inverters(VSIs) is modified to produce unique PWM patterns that realize the maximum boost control of ZSIs. This proposed method minimizes the switching power losses of ZSIs by reducing the numbers of the shoot-through states. Moreover, some switches keep ON state and the switching transitions do not occur during the specific sectors. An experimental system has been built and tested to verify the effectiveness of the proposed strategy.
Two major obstacles in the utilization of electrical vehicles are their price and range. The collaboration of direct torque control (DTC) with induction motor (IM) is preferred for its low cost, easy implementation, and parameter independency. However, in terms of edges, the method has drawbacks, such as variable switching frequency and undesired current harmonic distortion. These drawbacks result in acoustic noise, reduced efficiency, and electromagnetic interference. A feed-forward approach for stator-flux-oriented DTC with space vector pulse-width modulation is presented in in this paper. The outcome of the proposed method is low current harmonic distortion with fixed switching frequency while preserving the torque performance and simple application feature of basic DTC. The method is applicable to existing and forthcoming IM drive systems via software adaptation. The validity of the proposed method is confirmed by simulation and experimental results.
해양산업분야에서는 극심한 대기오염으로 인하여 전기추진선박에 대한 관심이 높아지고 있다. 이로 인해 선내 전력품질의 저하를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 DFE 정류기의 입력전류 고조파 함유량을 완화시키기 위해 수동형필터, 노치필터, 능동형필터 등을 이용한 다양한 방법이 등장하였다. 그 중에서도 능동필터의 일종인 AFE(Active Front End) 정류장치가 우수한 기술로써 평가받고 있다. 본 논문에서는 공간벡터변조에 의한 AFE정류장치의 전류제어방식을 제안하였다. 기존의 히스테리시스 방식, 삼각파 변조방식 및 공간벡터변조방식을 PSIM을 사용해 시뮬레이션을 수행하여 비교, 분석하였고, 그 결과 공간벡터변조방식이 구조가 간단하고 성능이 가장 우수함을 확인하였다.
An error-compensated pulse width modulator (ECPWM) is proposed to improve the baseband harmonic performance and the switching loss of voltage source inverters (VSIs). Selecting between harmonic distortion and switching loss is a design tradeoff in the conventional space vector pulse width modulation. In this work, an accumulated difference in produced and desired phase voltages is considered to adjust the reference signal. This mechanism can compensate for the voltage error in the previous carrier period. With error compensation every half-carrier period, the proposed ECPWM allows one-half reduction in carrier frequency without scarifying baseband harmonic distortion. The proposed modulator is applied to a three-phase VSI with R-L load and a motor-speed-control system for experiments. The measured efficiency and operating temperature of switches confirm the effectiveness of the proposed scheme.
A modified space vector pulse width modulation (SVPWM) strategy based on vector space decomposition and its equivalent carrier-based PWM realization are proposed in this paper, which is suitable for six-phase asymmetrical dual stator induction machines (DSIMs). A DSIM is composed of two sets of symmetrical three-phase stator windings spatially shifted by 30 electrical degrees and a squirrel-cage type rotor. The proposed SVPWM technique can reduce torque ripples and suppress the harmonic currents flowing in the stator windings. Above all, the equivalent relationship between the proposed SVPWM technique and the carrier-based PWM technique has been demonstrated, which allows for easy implementation by a digital signal processor (DSP). Simulation and experimental results, carried out separately on a simulation system and a 3.0 kW DSIM prototype test bench, are presented and discussed.
Talib, Md Hairul Nizam;Ibrahim, Zulkifilie;Rahim, Nasrudin Abd.;Abu Hasim, Ahmad Shukri
Journal of Power Electronics
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제14권1호
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pp.115-124
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2014
This paper presents the implementation of two-arm modulation (TAM) technique for the independent control of a two-induction motor drive fed by a five-leg inverter (FLI). A carrier-based space vector pulse width modulation technique for TAM is proposed to generate switching signals for FLI. Two independent three-phase space vector modulators are utilized to control two motors. The motor drive system applies two separate indirect field-oriented control methods. The stationary voltage outputs from the vector control are synthesized in the three-phase space vector modulator to generate switching signals for FLI. The performance of the independent control of the motors and the voltage utilization factor are likewise analyzed. Simulation and experimental results verify the effectiveness of the proposed method for the independent control of the two-motor drive system. The proposed technique is successfully validated by dSPACE DS1103 experimental work.
This paper proposes an LCL-filter design for space vector pulse width modulation (SVM) in grid-connected three-phase inverter systems. Although there are a several studies in progress, the existing methods are erroneous because they do not focus on the other switching methods. This paper presents the design methodology for an LCL-filter that is optimized for SVM switching operations. The design procedure for the LCL-filter is presented step-by-step. The inverter-side inductor was determined by an analysis of the ripple components, mathematically. Based on the reactive power absorption ratio, the filter capacitor was determined. The grid-side inductor was determined by the ripple attenuation factor of the output current. Experimental results verify the validity of the design method for the LCL-filter.
Paper presents a comparative study of space vector pulse width modulation (SVPWM) switching sequences for Voltage Source Inverters (VSIs). Various SVPWM switching sequences are studied for two and three level VSIs in linear modulation index region. The computations of dwell times are presented for two and three level VSIs based on space vector geometry in a synchronized and optimized manner. The existing SVPWM switching sequences are implemented using Matlab / Simulink and in an experimental setup for three phase two and three level VSIs. The simulation and experimental waveforms of conventional SVPWM (CSVPWM) and bus clamped SVPWM (BCSVPWM) are demonstrated for two and three level inverter respectively. The performance of different SVPWM switching sequences are evaluated and presented based on weighted voltage total harmonic distortion (THD).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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