New direct space vector modelling and control of five-level three-phase inverters

• Autorzy: Bouhali O. , Berkouk E.M. , François B. , Saudemont C.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i sterowanie 3-fazowych 5-poziomowych falowników za pomocą wektora przestrzennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A simple direct modulation strategy that enables to copy directly modulated waveforms onto output voltages of a five-level three-phase inverter is presented. The modelling shows that the modulated multilevel voltage is obtained by combination of eight different three-level functions, which are called modulation functions. Therefore, a space vector modulation without using a Park transform is explained. Based on this algorithm, the location of the reference voltage vector can be easily determined. Then, the voltage vectors are selected to generate corresponding levels and simultaneously their durations are calculated. Simulation results for a three-level and five-level three-phase inverters are presented to verify the performance of the proposed space vector modulation.

PL

W artykule przedstawiono prostą metodę modulacji szerokości impulsów (MSI) pozwalającą na kształtowanie napięcia w 3-fazowym, 5-poziomowym falowniku MSI na podstawie bezpośredniego odwzorowania sygnałów modulowanych. Modelowanie wykazało, że wielopoziomowe napięcie modulowane otrzymuje się dzięki kombinacji ośmiu różnych funkcji 3-poziomowych zwanych funkcjami modulacji, co umożliwia modulację wektora przestrzennego bez stosowania transformacji Parka. W oparciu o przedstawiony algorytm można łatwo wyznaczyć położenie wektora napięcia odniesienia i, następnie, określić wektory napięć dla generacji odpowiednich poziomów oraz ich przedziały czasowe. Przedstawiono rezultaty symulacji falowników 3-fazowych 3- i 5-poziomowych weryfikujące proponowaną modulację wektorową.

Słowa kluczowe

EN

converter control; direct modulation strategies; vector control; five level inverters; diode clamped inverters; flying capacitor inverters; cascaded multicell inverters

PL

falowniki; modulacja szerokości impulsów; sterowanie wektorowe

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 54, nr 2
• Strony: 159--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Bouhali O.

• Laboratoire de Commande des Processus de I'ENP (LCP), Ecole Nationale Polytechnique d'Alger, Algérie

autor

Berkouk E.M.

• Laboratoire d'etude et de Modelisation d'Electrotechnique (LAMEL), Universite de Jijel, Algerie

autor

François B.

• Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille (L2EP), Ecole Centrale de Lille, France

autor

Saudemont C.

• Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille (L2EP), Ecole Centrale de Lille, France

Bibliografia

• 1. Rodriguez J., Jih-Sheng Lai, Fang Zheng Peng: Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 49, No. 4, August 2002, pp. 724-736.
• 2. Hashad M, Iwaszkiewicz J.: A Novel Orthogonal-Vectors-Based Topology of Multilevel Inverters, IEEE Transactions on Industrial Electronic, Vol. 49, No. 4, August 2002, pp. 868-874.
• 3. Meynard T. A., Foch H.: Multi- level choppers for high voltage applications. Eur. Power Electron. Drives J., Vol. 2, No. 1, Mar. 1992, p. 41.
• 4. Escalante M. F., Vannier J., Arzande A.: Flying Capacitor Multilevel Inverters and DTC Motor Drive Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 49, No. 4, August 2002, pp. 809-815.
• 5. Mendes M., et al.: A New PWM Method For Three Level Voltage Source Inverters. 9th international Power Electronics and Motion Control Conference: EPE-PEMC 2000, Kosice, Vol. 3, pp. 108-113.
• 6. Kang D. W., et al.: An Improved Carrier-Based SVPWM Method Using Leg Voltage Redundancies in Generalized Cascaded Multilevel Inverter Topology. IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, No. 1, January 2003, pp. 180-187.
• 7. Francois B., Hautier J. P.: A Direct Modulation of Electrical Conversion for a Multilevel NPC Chopper. Advances in Systems Science: Measurement, Circuits and Control, W.S.E.S. Press, No 7/2001, pp. 120-125.
• 8. Bouhali O., Berkouk E. M., Saudemont S., Francois B.:A Five level Diode Clamped Inverter with self-stabilization of the DC-Link Woltage for Grid Connection of Distributed Generators. IEEE International Symposium on Industrial Electronics: ISIE 2004, May 3-7, 2004, Ajaccio, France, CD.
• 9 Bouhali O., Berkouk E. M., Saudemont C, Francois B.: Direct Modulation of Electrical Conversion for a Multilevel Inverter including stabilization of the unbalance DC-Link Voltage. IEEE Power Electronics Specialist Conference: PESC 2004, June 24-25, 2004, Aachen, Allemagne, CD.
• 10. Francois B., Semai1 E.: Modelling and Control of a three-Phase Neutral Point Clamped lnverter By Means of a Direct Space Vector Control of Line to Line Voltages. 10th International Power Electronics and Motion Control Conference: EPE-PEMC 2002, 9-11 September, Cavtat & Dubrovnik, Croatia, CD.
• 11. Song Q., Liu W. H., Wong M. C, Han Y. D.: A Novel Universal Space Vector Modulator for Multilevel Voltage-Source Inverters. 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Roanoke, Yirginia, USA, November 2nd-6th 2003.
• 12. Sanmin Wei, Bin Wu, Fahai Li, Congwei Liu: A general space vector PWM control algorithm for multilevel inverters. Applied Power Electronics Conference and Exposition 2003: APEC '03. Eighteenth Annual IEEE meeting, Vol. 1, 9-13 Feb. 2003, pp. 562 - 568.
• 13 A1onso O., Marroyo L., Sanchis P.: A Generalized Melhodology to Calculate Swithing Times and Regions in SVPWM Modulation of Multilevel Converters. EPE 2001, 27-29 August, 2001, Graz, Austria, CD.
• 14. Semail E., Rombaut C: New method to calculate the conduction durations of the switches in a n-leg 2-level Voltage Source. EPE 2001, 27-29 August,2001, Graz, Austria, CD.