Five-level inverter topology for IM drive with DC-link capacitor voltage balancing and common-mode voltage elimination in entire modulation range: a closed-loop control

• Autorzy: Tekwani, P.N. , Kanchan, R.S. , Gopakumar, K.

Warianty tytułu

PL

Topologia pięciopoziomowego przekształtnika do zasilania napędu z maszyną indukcyjną, wyrównywanie napięć na kondensatorach oraz eliminację składowej zgodnej napięcia

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "POWER ELECTRONICS AND INTELLIGENT CONTROL FOR ENERGY CONSERVATION", PELINCEC 2005, Warszawa, 16-19 październik 2005
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a five-level inverter topology for induction motor (IM) drive with dc-link capacitor voltage balancing and common-mode voltage (CMV) elimination, in the entire modulation range, including over-modulation up to 24-step mode of operation. A dual five-level inverter fed open-end winding IM structure is used. Proposed closed-loop control scheme effectively utilizes the availability of redundant switching states and eliminates the need of extra power hardware. The scheme is presented with the results of simulation studies and experimentally verified with a 1.5 kW IM drive.

PL

Artykuł prezentuje topologię pięciopoziomowego przekształtnika do zasilania napędu z maszyną indukcyjną. W układzie przewidziano wyrównywanie napięć na kondensatorach oraz eliminację składowej zgodnej napięcia w całym zakresie modulacji łącznie z nadmodulacją. Struktura przewiduje maszynę o otwartych uzwojeniach zasilaną z podwójnego przekształtnika. Zaproponowany układ sterowania wykorzystuje redundancyjne stany łączeniowe i eliminuje potrzebę dodatkowych obwodów energetycznych. Zaprezentowano wyniki symulacji i badania modelu z maszyną 1,5 kW.

Słowa kluczowe

PL

eliminacja napięć zgodnych; wyrównywanie napięć; kondensator; napęd; maszyna indukcyjna; falownik pięciopoziomowy

EN

common-mode voltage elimination; dc-link capacitor voltage balancing; five-level inverter; IM drive

• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 2
• Strony: 73-82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tekwani, P.N.

autor

Kanchan, R.S.

autor

Gopakumar, K.

• Centre for Electronics Design and Technology, Indian Institute of Science,

Bibliografia

• [1] F. Wang, "Motor shaft voltages and bearing currents and their reduction in multilevel medium-voltage PWM voltage-source-inverter drive applications," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 36, no. 5, Sept./Oct. 2000, pp. 1336-1341.
• [2] H. L. Liu, N. S. Choi, and G. H. Cho, "DSP based space vector PWM for three-level inverter with DC-link voltage balancing," in IEEE IECON conference recordings, 1991, pp. 197-203.
• [3] S. Ogasawara, and H. Akagi, "Analysis of variation of neutral point potential in neutral-point-clamped voltage source PWM Inverters," in Proceedings of IEEE Industrial Applications Society conference recordings, 1993, pp. 965-970.
• [4] R. S. Kanchan, P. N. Tekwani, M. R. Baiju, K. Gopakumar, and A. Pittet, "Three-level inverter configuration with common-mode elimination for induction motor drive," IEE Proceedings-EPA, vol. 152, no. 2, April 2005, pp: 261-270.
• [5] P. N. Tekwani, R. S. Kanchan, K. Gopakumar, and A. Vezzini, "A five-level inverter topology with common-mode voltage elimination for induction motor drives," accepted for publication in upcoming 11th EPE Conference, 11-14 September 2005, Dresden, Germany.
• [6] C. Newton, and M. Summer, "Novel technique for maintaining balanced internal DC link voltages in diode clamped five-level inverters," IEE Proceedings-EPA, vol. 146, no. 3, May 1999, pp. 341-349.
• [7] J. Pou, R. Pindado, and D. Boroyevich, "Voltage-balance limits in four-level diode-clamped converters with passive front ends," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 52, no. 1, February 2005, pp. 190-196.
• [8] A. V. Jouanne, S. Dai, and H. Zhang, "A multilevel inverter approach providing DC-link balancing, ride-through enhancement, and common-mode voltage elimination," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 4, August 2002, pp. 739-745.
• [9] T. Ishida, K. Matsuse, T. Miyamoto, K. Sasagawa, and L. Huang, "Fundamental characteristics of five-level double converter with adjustable DC voltages for induction motor drives," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 49, no. 4, August 2002, pp. 775-782.
• [10] R. S. Kanchan, P. N. Tekwani, and K. Gopakumar, "Three-level inverter scheme with common-mode voltage elimination and DC-link capacitor voltage balancing for an open end winding induction motor drive," IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC-2005, San Antonio, Texas, USA, 15-18 May, 2005, pp: 1445-1452.