This study proposes a novel random pulse-width modulation (PWM) technique with a constant switching frequency utilizing a random offset voltage. The proposed PWM technique spreads switching harmonics by varying the position of an active voltage vector without a switching frequency variation. The implementation of the proposed PWM technique is simple because it does not require additional hardware and complex algorithm. The proposed random PWM technique is compared with the conventional PWM technique on the factors of harmonic spectrum, total harmonic distortion, and harmonic spread factor to confirm the harmonic spread effect. The validity of the proposed method is verified by simulations and experiments on a three-phase inverter drive system.
This paper proposes a new THD reduction algorithm for modular multilevel converters (MMCs) with offset voltage injection operated in nearest level modulation (NLM). High voltage direct current (HVDC) is actively introduced to the grid connection of offshore wind powers, and this paper deals with a voltage generation technique with an MMC for wind power generation. In the proposed method, third harmonic voltage is added for reducing the THD. The third harmonic voltage is adjusted so that each of the pole voltage magnitudes maintains a constant value with a maximum number of (N+1) levels, where N is the number of sub-modules per arm. By using the proposed method, the THD of the output voltage is mitigated without increasing the switching frequency. In addition, the proposed method has advantageous characteristics such as simple implementation. As a part of this study, this paper compares the THD results of the conventional method and the proposed method with offset voltage injection to reduce the THD. In this paper, simulations have been carried out to verify the effectiveness of the proposed scheme, and the proposed method is implemented by a HILS (Hardware in the Loop Simulation) system. The obtained results show agreement with the simulation results. It is confirmed that the new scheme achieved the maximum level output voltage and improved the THD quality.
Harmonic elimination method of using coupling transformer in twelve pulse inverter is presented for high power application. This method is using coupling transformer and PWM(pulse width modulation) switching and voltage source inverter. The object of proposed harmonic elimination method is obtained inverter output of low THD(Total Harmonic Distortion). The simulation results confirm the proposed harmonic elimination method.
In order to reduce the cost, improve the efficiency and simplify the complicated control of existing isolated LED drivers, an improved boundary conduction mode (BCM) Buck ac-dc light emitting diode (LED) driver with extended output voltage and low total harmonic distortion is proposed. With a coupled inductor winding and a stacked output, its output voltage can be elevated to a much higher value when compared to that of the conventional Buck ac-dc converter, without sacrificing the input harmonics and power factor. Therefore, the proposed Buck LED driver can meet the IEC61000-3-2 (Class C) limitation and has a low THD. The operating principle of the topology and the design methodology of the ac-dc LED driver are presented. A 150 W ac-dc prototype was built in the laboratory and it shows that the input current harmonics meet the lighting standard. In addition, the THD is less than 16% at a typical ac input. The peak efficiency is higher than 96.5% at a full load and a normal input.
In this paper, we applied a three-level T-type inverter with the one more voltage level than two-level inverter. However, the three-level T-type inverter has a systematic problem with voltage unbalances. So neutral point control is essential. Therefore, the voltage unbalance problem of the three - phase inverter was confirmed to be controlled within 5V using the neutral point control algorithm in charge and discharge mode. In addition, total harmonic distortion was reduced in three phases (u phase, v phase, w phase) when neutral point control was performed in charging mode and also in three phases (u phase, v phase, w phase) in discharge mode. In this paper suggests a neutral point control algorithm to solve the voltage unbalance of a three-level T-type inverter, and shows the improvement of the performance of the proposed algorithm through experiment.
This paper proposes the control method for compensating for unbalanced grid current and reducing a total harmonic distortion (THD) of the grid current at the three-phase grid-connected inverter systems under unbalancd and distorted grid voltage conditions. The THD of the grid current caused by grid voltage harmonics is derived by considering the phase delay and magnitude attenuation due to the hardware low-pass filter (LPF). The Cauchy-Schwarz inequality theory is used in order to search more easily for a minimum point of THD. Both the gain and angle of a compensation voltage at the minimum point of THD of the grid current are derived. The negative-sequence components in the three-phase unbalanced grid voltage are cancelled in order to achieve the balanced grid current. The simulation and experimental results show the validity of the proposed control methods.
본 연구에서는 분산전원이 연계된 배전계통에서 발생하는 고조파를 평가하고자 PSCAD/EMTDC를 이용하여 분산전원 배전계통 연계 시의 시뮬레이션을 수행하였다. 실계통과 유사한 배전계통 및 태양광발전 시스템을 모델링하여 연계지점을 구간마다 시뮬레이션을 수행하였다. 고조파 연계기준(IEEE Std 1547과 IEEE Std 519)을 적용하여 알고리즘을 작성하고, 시뮬레이션 데이터는 FFT로 변환하여 THD와 TDD로 구분하여 평가하였다. 구간별로 구분하여 평가한 고조파 함유량은 분산전원을 연계하지 않은 상태와 각 구간과 Case 별로 구분하여 평가하여 연계하기 전과 비교하여 고조파를 파악한 결과 모든 배전계통의 구간에서 고조파 분포가 적합하다는 평가를 할 수 있었으며, 부하로 선정한 50kW 유도모터의 특성으로 인해 구간 2에서의 고조파 분포가 증가함으로서 연구 결과의 효용성을 입증할 수 있었다.
This paper presents an optimum hybrid SVPWM technique for three-level voltage source inverters (VSIs). The proposed hybrid SVPWM technique aims to minimize total harmonic distortion (THD). A new parameter is introduced to incorporate the heterogeneous nature of switching sequences of SVPWM technique. The proposed hybrid SVPWM technique is implemented on a low-cost PIC microcontroller (PIC18F452) and verified experimentally with a 2 KVA three-phase three-level insulated gate bipolar transistor-based VSI. Optimum switching sequence results in the three-level inverter configuration are demonstrated. The proposed hybrid SVPWM technique improves the THD performance by 17.3% compared with the best available three-level SVPWM technique.
Chang, Changyuan;He, Luyang;Cao, Zixuan;Zhao, Dadi
Journal of Power Electronics
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제18권6호
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pp.1642-1649
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2018
A single-stage flyback LED AC-DC converter based on primary-side control under constant current mode is proposed in this study. The proposed converter features low total harmonic distortion (THD) and high power factor (PF). It also consists of a zero-crossing distortion compensation circuit and a variable duty ratio control compensation circuit to deal with the line current distortions caused by fixed duty ratio control. The system model and layout are built in Simplis and Cadence, respectively. The feasibility and performance of the proposed circuit is verified by designing and fabricating an IC controller in the HHNEC $0.35{\mu}m$ 5 V/40 V HVCMOS process. Experimental results show that the PF can reach a level in the range of 0.985-0.9965. Moreover, the average THD of the entire system is approximately 10%, with the minimum being 6.305%, as the input line voltage changes from 85 VAC to 265 VAC.
This paper presents the design of closed loop controllers operating a single-phase AC-DC three-level converter for improving power quality at AC mains. Closed loop inhibits outer voltage controller and inner current controller. Simulations of three level converter with three different voltage and current controller combinations such as PI-Hysteresis, Fuzzy-Hysteresis and Fuzzy tuned PI-Hysteresis are carried out in MATLAB/Simulink. Performance parameters such as input power factor and source current total harmonic distortion (THD) are considered for comparison of the three controller combinations. The fuzzy-tuned PI voltage controller with hysteresis current controller combination provides a better result, with a source-current THD of 0.93% and unity power factor without any source side filter for the three level converter. For load variations of 25% to 100%, a THD of less than 5% is obtained with a maximum value of only 1.67%. Finally, the fuzzy-tuned PI voltage with hysteresis controller combination is implemented in a Xilinx Spartan-6 XC6SLX25 FPGA board for experimental validation of power quality enhancement. A prototype 100 W, 0-24-48 V as output converter is considered for the testing of controller performance. A source-current THD of 1.351% is obtained in the experimental study with a power factor near unity. For load variations of 25% to 100%, the THD is found to be less than 5%, with a maximum value of only 2.698% in the experimental setup which matches with the simulation results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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