Hybrid modulation technique for the neutral-point-clamped converter

• Autorzy: Zaragoza J. , Villate J.

Warianty tytułu

PL

Technika modulacji hybrydowej dla przekształtnika typu NPC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a hybrid modulation technique for the three-level neutral-point-clamped converter. A modulation strategy that was presented previously is able to remove completely the low frequency voltage oscillations that appear on the neutral point for some operation conditions. However, such a modulation strategy has an important drawback; it increases significantly switching losses on the converter. The hybrid modulation proposed here combines such a modulation with sinusoidal PWM. The main characteristic of this hybrid modulation is the capacity to reduce switching losses at the cost of having some low-frequency voltage oscillations on the neutral point. The amplitude of these oscillations can be controlled thanks to the degree of mixture between the two strategies. Performance of the hybrid modulation is analyzed in this paper and compared with the original strategies. Switching losses are evaluated by simulation, and some experimental results show how the hybrid modulation performs with balancing the dc-link capacitors.

PL

W artykule omówiono technikę modulacji hybrydowej w zastosowaniu do trójpoziomowego przekształtnika typu NPC. Strategia modulacji przedstawiona we wcześniejszych publikacjach umożliwia całkowite wyeliminowanie niskoczęstotliwościowych oscylacji napięcia, pojawiających się w punkcie neutralnym przekształtnika w pewnych warunkach jego działania. Jej istotną wadą są, jednakże, znaczne większe straty łączeniowe przekształtnika. Proponowana modulacja hybrydowa stanowi połączenie tej modulacji i sinusoidalnej PWM, a jej główną cechą jest zdolność redukowania strat łączeniowych kosztem niedużych niskoczęstotliwościowych oscylacji napięcia w punkcie neutralnym. Amplituda tych oscylacji może być przy tym kontrolowana poprzez stopień mieszania obydwu strategii. W artykule przeprowadzono analizę i ocenę modulacji hybrydowej w porównaniu ze strategią pierwotną. Straty łączeniowe zostały ocenione na podstawie symulacji, natomiast, wybrane wyniki badań eksperymentalnych, pokazują wpływ modulacji hybrydowej na zrównoważenie napięcia kondensatorów w obwodzie DC.

Słowa kluczowe

EN

active filter; hybrid filter; power line conditioner; multiconverter topology

PL

przekształtnik; łącznik potencjału neutralnego; modulacja hybrydowa; sinusoidalna modulacja szerokości impulsów; modulacja szerokości impulsów; modulacja z podwójnym sygnałem (DSPWM)

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 83, nr 10
• Strony: 48--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zaragoza J.

autor

Villate J.

• Technical University of Catalonia,

Bibliografia

• [1] Alepuz S., Busquets-Monge S., Bordonau J., Gago J., Gonzalez D., Balcells J., Interfacing renewable energy sources to the utility grid using a three-level inverter, IEEE Trans. Ind. Electron. vol. 53 (2006), no. 5, pp 1504–1511
• [2] Portillo R.C., Prats M.M., Leon J.I., Sanchez J.A., Carrasco J.M., Galvan E., Franquelo L.G.,Modeling Strategy for Back-to-Back Three-Level Converters Applied to High-Power Wind Turbines, IEEE Trans. Ind. Electron. vol. 53 (2006), no. 5, pp. 1483–1491
• [3] Nabae A., Takahashi I., Akagi H., A new neutral-point-clamped PWM inverter, IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. IA-17 (1981), no. 5, pp. 518-523
• [4] Pou J., Pindado R., Boroyevich D., Rodríguez P., Evaluation of the low-frequency neutral-point voltage oscillations in the three-level inverter, IEEE Trans. Power Electron., vol. 56 (2005), no. 6, pp. 1582-1588
• [5] Pou J., Pindado R., Boroyevich D., Rodríguez P., Effects of imbalances and nonlinear loads on the voltage balance of a neutral-point-clamped inverter, IEEE Trans. Power Electron., vol. 20 (2005), no. 1, pp. 123-131
• [6] Busquets-Monge S., Bordonau J., Boroyevich D., Somavilla S.,The nearest three virtual space vector PWM A modulation for the comprehensive neutral-point balancing in the three-level NPC inverter, IEEE Power Electron. Letters, vol. 2 (2004), no. 1, pp. 11-15
• [7] Pou J., Rodríguez P., Zaragoza J. , Ceballos S., Sala V., Burgos R., Boroyevich D., Fast-processing modulation strategy for the neutral-point-clamped converter with total elimination of the low-frequency voltage oscillations in the neutral point, IEEE Industrial Electronics conference (2005), Raleigh, NC, USA, pp. 1054-1059.
• [8] Celanovic N., Boroyevich D., A fast space-vector modulation algorithm for multilevel three-phase converters, IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 37(2001), no. 2, pp. 637-641