The proof of a concept for a new method of modulation has been presented which reduce switch count in a three-level neutral point clamped (3L-NPC) inverter. The method is an implementation of space vector modulation (SVM) by means of a prediction algorithm and sequences of transistors, which are not common in use. Those sequences make active use of clamping diodes of the inverter. The prediction algorithm analyzes possible sequences of transistors’ states and choose those which offers smaller switch count. Measurements of steady states were taken on prototype 3L-NPC.
The aim of the paper is to present a concept of implementation of a space vector modulation (SVM) algorithm, which is used to create alternating current waveforms of changing amplitude and frequency in power inverters. The main goal of the method is to decrease the number of state changes in power transistors. It is realized by utilizing a prediction algorithm and sequences of transistors, which are not common in use. The method requires measurement of inverter output current flow. The prediction algorithm analyzes possible sequences of transistors’ states and choose those which offers smaller switch count. A decrease of about 20% was obtained for the cases tested. This paper presents simulation result for selected driving scenario. The described method decreases the number of state changes in power transistors and therefore it is a potentially good method to considerably decrease energy losses of multilevel inverter-powered drive.
W artykule przedstawiono nowatorski system predykcyjnego sterowania z modelem (ang. Model Predictive Control – MPC) bez-czujnikowym napędem z silnikiem klatkowym zasilanym z falownika trójpoziomowego pracującego w szerokim zakresie prędkości łącznie z osłabianiem strumienia stojana. Do ważnych zalet opracowanego układu sterowania napędu należą: bardzo wysoka dynamika regulacji momentu i strumienia, stała częstotliwość łączeń falownika i brak konieczności doboru współczynników wag w funkcji kosztów sterowania predykcyjnego. Opisano zasady teoretyczne zastosowanej optymalnej sekwencji łączeń w metodzie sterowania predykcyjnego. Przedstawione wyniki eksperymentalne napędu o mocy 50 kW potwierdzają zalety zaproponowanego systemu sterowania predykcyjnego.
EN
The paper presents a novel model predictive torque control scheme for three-level inverter-fed sensorless induction motor drive operated in wide speed region including field weakening. Among the important features of the developed drive are: very high dynamics, constant switching frequency and no need to adjust weighting factors in the cost function. The theoretical principles of the used optimal switching sequence predictive control methods are discussed. The experimental results measured on 50 kW drive validate performances of the proposed predictive control system.
Przedstawiono wyniki badań dotyczące pasywnej stabilizacji rozkładu napięć w obwodzie pośredniczącym falownika trójpoziomowego NPC wskazujące na dobre uwarunkowania tej metody i możliwość jej wykorzystania w zastosowaniach praktycznych. Odpowiednio skonstruowana stabilizacja pasywna zapewnia stateczną pracę z podtrzymywaniem równowagi napięć i powrót napięcia niezrównoważenia do zerowej wartości średniej po ewentualnym zaburzeniu tej równowagi.
EN
The paper presents and discusses some test results pertaining to the passive control of the DC-link midpoint voltage in the three-level NPC inverter. The results indicate that the method is well-behaved, insuring stable operation with balanced voltages across both capacitors in the DC link, convergence to a voltage balance after possible disturbances and low sensitivity to asymmetries in the inverter load.
Zaproponowano prostą i skuteczną metodę wyznaczania wartości napięcia niezrównoważenia w obwodzie pośredniczącym trójpoziomowego falownika NPC (ang. Neutral-Point-Clamped). Zastosowanie proponowanej metody nie wymaga dodatkowych czujników pomiarowych, a nakłady obliczeniowe na realizację algorytmu są niewielkie. Do wyznaczania napięcia niezrównoważenia wykorzystuje się informacje zawarte w mierzonych prądach wyjściowych falownika. Wymagana jest znajomość impedancji obciążenia. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych potwierdzających prawidłowe działanie proponowanej metody.
EN
A simple and effective method is proposed for evaluating the neutral-point voltage in the three-level neutral-point-clamped (NPC) inverter. The method does not require extra sensors, and the use of computing resources is limited. The neutral-point voltage is estimated based on the current measurements. The proposed approach necessitates the knowledge of the load impedance. Sample simulation and experimental results are provided, confirming satisfactory working of the proposed method.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz laboratoryjnych zastosowania metody SHE w celu kształtowania widma prądu obwodu pośredniczącego i momentu w układzie napędowym z trójpoziomowym falownikiem NPC. W rozdziale teoretycznym przedstawiono zarys zjawiska powstawania harmonicznych prądu obwodu pośredniczącego i momentu w układach napędowych zasilanych z falowników. Rozdziały opisujące badania symulacyjne i laboratoryjne prezentują wyniki świadczące o użyteczności metody SHE.
EN
The article presents the simulation and laboratory test results for applying the SHE method to shape the current spectrum of the DC-link circuit and torque in a drive system with a three-level NPC inverter. The theoretical chapter outlines the phenomenon of the formation of DC-link circuit current and torque harmonics in drive systems powered by inverters. The chapters describing the simulation and laboratory tests present the results proving the usefulness of the SHE method in the discussed problem.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Hydrogen has been generally accepted as a power source with productivity with zero emissions ideal for the development of mobile power and stationary electricity. This paper presented an integration of PEMFC into a series filter for preventing the propagation of harmonics and minimizing the current ripple and preserving the AC micro-grid. For better performance, the ants' colony optimization algorithm is used on the software side and three-level NPC in the hardware parts of this filter.
PL
Wodór jest powszechnie akceptowany jako źródło energii o wydajności z zerową emisją, idealne do rozwoju mobilnej i stacjonarnej energii elektrycznej. W artykule przedstawiono integrację PEMFC z filtrem szeregowym w celu zapobiegania propagacji harmonicznych i minimalizacji tętnienia prądu oraz zachowania mikrosieci prądu przemiennego. Aby uzyskać lepszą wydajność, algorytm optymalizacji kolonii mrówek jest używany po stronie oprogramowania, a trzypoziomowy NPC w części sprzętowej tego filtra
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.