Multilevel Power Converter Based on a Three Single-Phase Voltage Source Inverters

• Autorzy: Pires V. , Guerreiro M. , Martins J. , Silva J.

Warianty tytułu

PL

Przekształtnik wielopoziomowy bazujący na trzech jednofazowych falownikach napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper it is proposed a new three-phase multilevel power conversion structure. This structure uses a three single-phase voltage source inverters and Scott transformer. The structure composed by the three single-phase voltage source inverters has two single-phase outputs. These outputs will connect to the Scott transformer. This transformer allows deriving two-phase voltage to a three-phase source. The proposed multilevel power conversion structure allows obtaining a five-level three-phase inverter. To control the proposed power converter it is used a sliding mode controller with a vectorial modulator. Several test results of the proposed converter structure with their control system are presented. From the obtained results it is possible to confirm the voltage multilevel waveforms and the effectiveness of the proposed control system technique.

PL

W artykule zaproponowano nową strukturę wielopoziomowego przekształcania energii elektrycznej. W strukturze tej użyto trzy jednofazowe falowniki napięcia oraz transformator Scotta. Struktura ta posiada dwa jednofazowe wyjścia. Wyjścia te są połączone z transformatorem Scotta. Transformator ten umożliwia zamianę napięć dwufazowych na napięcia trójfazowe. Proponowana struktura multipoziomowego przekształcania energii elektrycznej umożliwia otrzymanie trójfazowego, pięciopoziomowego falownika napięcia. W układzie sterowania wykorzystano sterowanie ślizgowe (sliding mode) z modulatorem wektorowym. Zaprezentowano kilka wyników badań proponowanej struktury z użyciem tego typu układu sterowania. Z otrzymanych wyników możliwe jest potwierdzenie uzyskania napięć wielopoziomowych oraz efektywności proponowanego układu sterowania.

Słowa kluczowe

EN

multilevel converter; Scott transformer; sliding mode controller

PL

przekształtnik wielopoziomowy; transformator Scotta; sterownik ślizgowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 1a
• Strony: 65--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pires V.

autor

Guerreiro M.

autor

Martins J.

autor

Silva J.

• ESTSetubal- Instituto Politécnico Setúbal, Campus do IPS, 2910-761 Setúbal, Portugal,

Bibliografia

• [1] Nabae A., Takahashi I., Akagi H., A New Neutral- Point Clamped PWM Inverter, IEEE Trans. Ind. Appl., IA-17 (1981), No. 5, 518-523
• [2] Yuan X., Barbi I., Fundamentals of a New Diode Clamping Multilevel Inverter, IEEE Trans. Power Electron., 15 (2000), No. 4, 711-718
• [3] Bar ros J .D., Silva J.F., Optimal Predictive Control of Three-Phase NPC Multilevel Converter for Power Quality Applications, IEEE Trans. Ind. Electron., 55 (2008), No. 10, 3670-3681
• [4] Rodriguez J., Lai J.S., Peng F.Z., Multilevel inverters: a survey of topologies, controls, and applications, IEEE Trans. Ind. Electron., 49 (2002), No. 4, 724-738
• [5] Meynard T.A., Foch H., Multi-level choppers for high voltage applications, Eur. Power Electron. J., 2 (1992), No. 1, 45-50
• [6] Yuan X.M., Stemmler H., Barbi I., Self-balancing of the clamping-capacitor-voltages in the multilevel capacitor clamping inverter under sub-harmonic PWM modulation, IEEE Trans. Power Electron., 16 (2001), No. 2, 256-263
• [7] Feng C., Liang J., Agelidis V.G., Modified phaseshifted PWM control for flying capacitor multilevel converters, IEEE Trans. Power Electron., 22 (2007), No. 1, 178-185
• [8] Wilkinson R.H., Mouton H., Meynard T., Natural balance of multicell converters: the two-cell case, IEEE Trans. Power Electron., 21 (2006), No. 6, 1649-1657
• [9] Hammond P.W., A New Approach to Enhance Power Quality for Medium Voltage AC Drives, IEEE Trans. Ind. Appl., 33 (1997), No. 1, 202-208
• [10] Loh P.C., Holmes D.G., Lipo T.A., Implementation and control of distributed PWM cascaded multilevel inverters with minimal harmonic distortion and common-mode voltage, IEEE Trans. Power Electron., 20 (2005), No. 1, 90-99
• [11] Antunes V.M.E., Pires V.F., Silva J.F., Narrow Pulse Elimination PWM for Multilevel Digital Audio Power Amplifiers Using Two Cascaded H-Bridges as a Nine-Level Converter, IEEE Trans. Power Electron., 22 (2007), No. 2, 425- 434
• [12] Chiasson J.N., Ozpineci B., Tolbert L.M., A Five- Level Three-Phase Hybrid Cascade Multilevel Inverter Using a Single DC Source for a PM Synchronous Motor Drive, Appl. Power Electron. Conf., (2007), 1504-1507
• [13] Ruffer A., Andrianirina Ch.-B., A symmetrical 3 phase 2-switch PFC-power supply for variable output voltage, Europ. Conf. on Power Electron. and Appli., (1995)
• [14] Badin A.A., Barbi I., Unity Power Factor Isolated Three- Phase Rectifier With Split DC-Bus Based on the Scott Transformer, IEEE Trans. Power Electron., 23 (2008), No. 3, 1278-1287
• [15] Pires V.F., Guerreiro M., Martins J. F., Silva J.F., Three-Phase PWM Rectifier Employing Two Single-Phase Buck-Boost PFC Modules and a Scott Transformer, Przeglad Elektrotechniczny, 85 (2009), nr 10, 213-216
• [16] Carrara G., Gardella S., Marchesoni M., Salutari R., Sciut to G., A new multilevel PWM method: A theoretical analysis, IEEE Trans. Power Electron., 7 (1992), No. 3, 497- 505
• [17] McGrath B.P., Holmes D.G., Multicarrier PWM strategies for multilevel inverters, IEEE Trans. Ind. Electron., 49 (2002), No. 4, 858-867
• [18] Kouro S., Lezana P., Angulo M., Rodriguez J., Multicarrier PWM with DC-link ripple feedforward compensation for multilevel inverters, IEEE Trans. Power Electron., 23 (2008), No. 1, 52-59
• [19] Gao W., Hung J., Variable structure control: A Survey, IEEE Trans. Ind. Electron., 40 (1993), No. 1, 2-22
• [20] Silva J.F., Sliding Mode Control Design of Drive and Regulation Electronics for Power Converters, Journal on Circuits, Syst. and Comput., 5 (1995), No. 3, 355-371