Multilevel inverters (MLIs) have been preferred over conventional two-level inverters due to their inherent properties such as reduced harmonic distortion, lower electromagnetic interference, minimal common mode voltage, ability to synthesize medium/high voltage from low voltage sources, etc. On the other hand, they suffer from an increased number of switching devices, complex gate pulse generation, etc. This paper develops an ingenious symmetrical MLI topology, which consumes lesser component count. The proposed level dependent sources concoction multilevel inverter (LDSCMLI) is basically a multilevel dc link MLI (MLDCMLI), which first synthesizes a stepped dc link voltage using a sources concoction module and then realizes the ac waveform through a conventional H-bridge. Seven level and eleven level versions of the proposed topology are simulated in MATLAB r2010b and prototypes are constructed to validate the performance. The proposed topology requires lesser components compared to recent component reduced MLI topologies and the classical topologies. In addition, it requires fewer carrier signals and gate driver circuits.
Masaoud, Ammar;Ping, Hew Wooi;Mekhilef, Saad;Taallah, Ayoub;Belkamel, Hamza
Journal of Power Electronics
/
v.14
no.2
/
pp.292-301
/
2014
This paper presents a new configuration for a three-phase multilevel voltage source inverter. The main bridge is built from a classical three-phase two-level inverter and three bidirectional switches. A variable DC-link employing two unequal DC voltage supplies and four switches is connected to the main circuit in such a way that the proposed inverter produces four levels in the output voltage waveform. In order to obtain the desired switching gate signals, the fundamental frequency staircase modulation technique is successfully implemented. Furthermore, the proposed structure is extended and compared with other types of multilevel inverter topologies. The comparison shows that the proposed inverter requires a smaller number of power components. For a given number of voltage steps N, the proposed inverter requires N/2 DC voltage supplies and N+12 switches connected with N+7 gate driver circuits, while diode clamped or flying capacitor inverters require N-1 DC voltage supplies and 6(N-1) switches connected with 6(N-1) gate driver circuits. A prototype of the introduced configuration has been manufactured and the obtained simulation and experimental results ensure the feasibility of the proposed topology and the validity of the implemented modulation technique.
Modulation strategies for multilevel inverters have typically focused on synthesizing a desired set of sinusoidal voltage waveforms using a fixed number of dc voltage sources. This makes the average power drawn from different dc voltage sources unequal and time varying. Therefore, the dc voltage sources are unregulated and require that corrective control action be incorporated. In this paper, first two new selections are proposed for determining the dc voltage sources values for asymmetric cascaded multilevel inverters. Then two modulation strategies are proposed for the dc power balancing of these types of multilevel inverters. Using the charge balance control methods, the power drawn from all of the dc sources are balanced except for the dc source used in the first H-bridge. The proposed control methods are validated by simulation and experimental results on a single-phase 21-level inverter.
Finite-control-set model predictive control (FCS-MPC) is a promising control scheme for two-level voltage-source inverters (TL-VSIs). However, two main issues arise in the classical FCS-MPC method: an exponentially-increasing computational time and a low steady-state performance. To solve these two issues, a novel FCS-MPC method has been proposed for n-phase TL-VSIs in this paper. The basic idea of the proposed method is to carry out the FCS-MPC scheme of TL-VSIs for one leg by one leg, like a "pipeline". Based on this idea, the calculations are reduced from exponential time to linear time and its current waveforms are improved by applying more switching states per sampling period. The cases of three-phase and five-phase TL-VSIs were tested to verify the effectiveness of proposed method.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
/
v.1
no.2
/
pp.53-57
/
2012
The mathematical model of a three-phase voltage source pulse-width modulation (PWM) DC/AC inverter is non-linear, and in view of the traditional linear control strategy it can not meet the requirements of designing a high-performance inverter. What's more, when the loads are not pure resistive loads, the inverter further requires that the controller possess high-performance. This paper proposes a nonlinear control strategy for the inverter called Passivity-based Control. We can alter the inverter model in three-phase abc coordinate to two-phase synchronous rotating dq coordinate for establishing the port-control Hamiltonian (PCH) model for this system. We can control the distribution of energy in the system to achieve the control aim. Simulation results show that the passivity-based control method can make this system possess a level of high-performance that is both robust and dynamic.
Due to the excessive zero-sequence voltage in dual three-level inverter fed open-end winding induction motor systems, zero-sequence circumfluence which is harmful to switching devices and insulation is then formed when operating in a single DC voltage source supplying mode. Traditionally, it is the mean value instead of instantaneous value of the zero-sequence voltage that is eliminated, through adjusting the durations of the operating vectors. A new strategy is proposed for zero-sequence voltage elimination, which utilizes unified voltage modulation and a decoupled SVPWM strategy to achieve two same-sized equivalent vectors for an angle of $120^{\circ}$, generated by two inverters independently. Both simulation and experimental results have verified its efficiency in the instantaneous value elimination of zero-sequence voltage.
In this study, a carrier-based pulse-width modulation (PWM) method for two-level voltage source inverters in the over-modulation region is proposed. Based on the superposition principle, the reference voltage vectors outside the linear modulation boundary are adjusted to relocate to the vector hexagon, while their fundamental magnitudes are retained. In accordance with the adjusted reference vector, the corresponding modulated waves are respectively deduced in over-modulation mode I and II to generate the gate signals of the power switches, guaranteeing the linearity of the fundamental output phase voltage in the over-modulation region. Moreover, due to the linear relationship between the voltage vector and the duty ratios, the complicated sector identification and holding angle calculation found in previous methods are avoided in the modulated wave synthesis, which provides great simplicity for the proposed carrier-based over-modulation strategy. Experimental results demonstrate the effectiveness and validity of the proposed method.
Conventionally, in order to reduce the ac components of the dc-link capacitors of the two-level Half-Bridge Voltage Source Inverter (HB-VSI), high dc-link capacitances are required. This necessitates the employment of short-lifetime and bulky electrolytic capacitors. In this paper, an analysis for the performance of low dc-link capacitances-based HB-VSI is presented to elucidate its ability to generate an enhanced fundamental output voltage magnitude without increasing the voltage rating of the involved switches. This feature is constrained by the load displacement factor. The introduced enhancement is due to the ac components of the capacitors' voltages. The presented approach can be employed for multi-phase systems through using multi single-phase HB-VSI(s). Mathematical analysis of the proposed approach is presented in this paper. To ensure a successful operation of the proposed approach, a closed loop current controller is examined. An expression for the critical dc-link capacitance, which is the lowest dc-link capacitance that can be employed for unipolar capacitors' voltages, is derived. Finally, simulation and experimental results are presented to validate the proposed claims.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
/
v.26
no.2
/
pp.120-126
/
2021
DC-link capacitors are one of the main components in two-level three-phase voltage source inverters (VSIs); they provide the pulsating input current and stabilize the vacillating DC-link voltage. Ideally, the larger the capacitance of DC-link capacitors, the better the DC-link voltage stabilizes. However, high capacitance increases the cost and decreases the power density of VSI systems. Therefore, the capacitance should be chosen carefully on the basis of the DC-link voltage ripple requirement. However, the DC-link voltage ripple is dependent on the pulse-width modulation (PWM) strategy. This study especially presents a DC-link voltage ripple analysis when the minimum loss discontinuous PWM strategy is applied. Furthermore, an equation for the selection of the minimum capacitance of DC-link capacitors is proposed. Experimental results with R-L loads are also provided to verify the effectiveness of the presented analysis.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
/
v.27
no.2
/
pp.126-133
/
2022
This study proposes a suppression of zero sequence current (ZSC), which is caused by zero sequence voltage (ZSV) for a dual two-level inverter with single DC bus. Large output voltages enable the dual inverter with single DC bus to improve a system efficiency compared with single inverter. However, the structure of dual inverter with single DC bus inevitably generates ZSC, which reduces the system efficiency and causes a current ripple. ZSV is also produced by dead time, and its magnitude is determined by the DC bus and current direction. This study presents a novel space vector modulation method that allows the instantaneous suppression of ZSC. Based on a condition where a switching period is twice a sampling (control) period, the proposed control method is implemented by injecting the offset voltage at the primary inverter. This offset voltage is injected in half of the switching period to suppress the ZSC. Simulation and experiments are used to compare the proposed and conventional methods to determine the ZSC suppression performance.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.