Cooperation of various levels and three-phase voltage inverters using the theory of orthogonal space vectors

• Autorzy: Muc Adam

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.53

Warianty tytułu

PL

Współpraca różnych - co do liczby poziomów i trójfazowych falowników napięcia z wykorzystaniem teorii przestrzennych wektorów ortogonalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the concept of cooperation of different multilevel and three-phase inverters using orthogonal space vector theory. The resulting converter is built from two inverters, one of which is a three-level (main) inverter and the other a two-level (auxiliary) inverter. The case presented in the article focuses on increasing the levels of the three-phase stepped output voltage and reducing the content of higher harmonics. The simulation results obtained prove the assumptions made about the shape of the output voltages and the value of the THD coefficient.

PL

W artykule przedstawiono koncepcję współpracy różnych, wielopoziomowych i trójfazowych falowników z wykorzystaniem teorii przestrzennych wektorów ortogonalnych. Powstały w ten sposób przekształtnik zbudowany jest z dwóch falowników, z których jeden jest falownikiem trójpoziomowym (głównym) a drugi dwupoziomowym (pomocniczym). Przedstawiony w artykule przypadek koncentruje się na zwiększeniu poziomów trójfazowego, schodkowego napięcia wyjściowego i obniżeniu zawartości wyższych harmonicznych. Uzyskane wyniki badań symulacyjnych dowodzą przyjętych założeń dotyczących kształtu napięć wyjściowych i wartości współczynnika THD.

Słowa kluczowe

EN

space vector; vector orthogonality; three-phase OVT inverter; fundamental harmonic

PL

wektor stanu; wektor ortogonalny; trójfazowy falownik OVT; harmoniczna podstawowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 254--257
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Muc Adam

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Okrętowej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9495-087X

Bibliografia

• [1] B.K. Bose, Power Electronics, Smart Grid, and Renewable Energy Systems. Proc. IEEE 2017, 105, 2011–2018. https://doi.org/10.1109/JPROC.2017.2745621.
• [2] A. Łebkowski, Steam and Oxyhydrogen Addition Influence on Energy Usage by Range Extender—Battery Electric Vehicles. Energies 2018, 11, 2403. https://doi.org/10.3390/en11092403.
• [3] X. Hu, J. Wang, L. Li, Y. Li, A Three-Winding Coupled-Inductor DC–DC Converter Topology With High Voltage Gain and Reduced Switch Stress. IEEE Trans. Power Electron. 2018, 33, 1453–1462 https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2689806.
• [4] K.N.D.V.S Eswar, M.A.N.Doss, P.Vishnuram, A.Selim, M.Bajaj, H.Kotb, S. Kamel, Comprehensive Study on Reduced DC Source Count: Multilevel Inverters and Its Design Topologies. Energies 2023, 16, 18. https://doi.org/10.3390/en16010018.
• [5] G.G. Kumar, M.V.S. Krishna, S. Kumaravel, E. Babaei, Multi- Stage DC-DC Converter Using Active LC2D Network With Minimum Component. IEEE Trans. Circuits Syst. II: Express Briefs 2021, 68, 943–947. https://doi.org/10.1109/TCSII.2020.3021609.
• [6] K.N. Raju, M.V.G. Rao, M. Raamoorthy, Hybrid moulation technique for neutral point claped inverter to eliminate neutral 500 point shift with minimum swithing loss. In Proceedings of the TENCON 2015—2015 IEEE Region 10 Conference, Macao, China, 1–4 November 2015; pp. 1–5. https://doi.org/10.1109/TENCON.2015.7373101.
• [7] Z.Xu, X. Zheng, T. Lin, J.Yao, A.Ioinvici, Switched-capacitr multilevel inverter with equal distrbution of the capacitors discharging phases. J. Electr. Eng. 2020, 6, 42–52. https://doi.org/10.23919/CJEE.2020.000029. (In Chinese)
• [8] A.K.Yadav, K. Gopakumar, L. Umanand, S.Bhattacharya, W. A Jarzyna, Hybrid 7-Level Inverter Using Low-Voltage Devices and Operation With Single DC-Link. IEEE Trans. Power Electron. 2019, 34, 9844–9853. https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2890371.
• [9] L.Dorn-Gomba, J. Guo, A. Emadi, Multi-Source Inverter for Power-Split Hybrid Electric Powertrains. IEEE Trans. Veh. Technol. 2019, 68, 6481–6494. https://doi.org/10.1109/TVT.2019.2915173.
• [10] M.D. Siddique, Low Switching Frequency Based on Asymmetrical Multilevel Inverter Topology With Reduced Switch Count. IEEE Access 2019, 7, pp. 86374–86383.
• [11] G.H.P. GOoi, A.I. Maswood, Z. Lim, Five-Level Multiple-Pole PWM AC–AC Converters With Reduced Components Count. IEEE Trans. Ind. Electron. 2015, 62, 4739–4748. https://doi.org/10.1109/TIE.2015.2405504.
• [12] R. Sarker, A. Datta, S. A Debnath, Modified PWM Technique to Reduce Harmonic Content of Multilevel NPC Topology 769 for Medium Voltage Electric Vehicle (EV) Applications. In Proceedings of the Michael Faraday IET International Summit 2020 (MFIIS 2020), Online, 3–4 October 2020, Volume 770, pp. 19–22.
• [13] T.R.Por, A.A. Rathd, S.K. Patil, Performance Analysis of Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter with Variable Frequency ISPWM Technique. In Proceedings of the 2019 Innovations in Power and Advanced Computing Technologies (i-PACT), Vellore, India, 22–23 March 2019.
• [14] A. Muc, J. Iwaszkiewicz, Scalar Voltage-Frequency Control of the OVT Inverter. Prz. Elektrotechniczny 2023, 99, 217–220. https://doi.org/10.15199/48.2023.09.42.
• [15] B. Jyothi, A. Pandian, P. Bhavana, Fabrication and experimental analysis of multiple-winding transformers for multiphase supply. Meas. Control. 2020, 53, 662–678. https://doi.org/10.1177/0020294019897086.
• [16] T.F. Dorazio, High phase order transmission. In Proceedings of the 1990 IEEE technical conference on Southerntier, Binghamton, NY, USA, 25 April 1990; IEEE: New York, NY, USA.
• [17] A. Singh, J.R. Marti, Srivastava, K.D. Circuit reduction techniques in multiphase modelling of power transformers. IEEE Trans. Power Deliv. 2010, 25, 1573–1579.
• [18] A.Munteanu, A.Simion, D.A. Hagianu, L. Livadaru, D. Bidei, Special three-phase to multiple different polyphase systems electric transformer. In Proceedings of the 2014 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE), Iasi, Romania, 16–18 October 2014; IEEE: New York, NY, USA.
• [19] M. Hartman, M. Hashad, J. Iwaszkiewicz, Developing Inverter Output Voltage Waveforms with the Help of Orthogonal Space Vectors, IEE Conference Power Electronics and Variable Speed Drives PEVD’2000, London, United Kingdom, 18–19 IX 2000.
• [20] M. Hashad, J. Iwaszkiewicz, A Novel Orthogonal-Vectors- Based Topology of Multilevel Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2002, 49, pp. 868–874.
• [21] A. Muc, J. Iwaszkiewicz, Active Filtering of Inverter Output Waveforms Based on Orthogonal Space Vector Theory, Energies 2022, 15(21), 7861, https://doi.org/10.3390/en15217861.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).