A novel five-level neutral-point-clamped inverter with an auxiliary DC source
- 1. Vinh Long University of Technology Education
- 2. Ho Chi Minh City University of Technology
- 3. Vietnam National University Ho Chi Minh City
Description
Multi-level inverters have drawn much intention from researchers and industry, in which 3-level inverters have been widely used in practice. One of the most interesting issues is to increase the number of levels to achieve higher performances such as large power, high voltage and low harmonic distortion. Basic multilevel inverter configurations such as neutral point clamping diodes, flying capacitor clamping, and cascaded inverters have their own disadvantages when increasing the number of levels. To overcome these problems, different hybrid multilevel inverters have been proposed. As results, there are a lot of five-level hybrid inverters designed for practical applications. This paper proposes a new hybrid 5-level neutral point clamped inverter by adding auxiliary DC source. The novel hybrid inverter shows its performances comparable to the ideal NPC inverter fed by 4 ideal DC sources, and requires hardware simpler than cascaded and flying multilevel inverters. It has a good ability of self-balancing of the voltages across the DC capacitors. Consequently, simple and effective PWM control strategies can be utilized that enables achieving high working performances. The paper content consists of analyzing of the proposed hybrid inverter configuration, investigating the voltage balance on the DC capacitors, validating control characteristics and studying output performance when applying the carrier based pulse width modulation control. The analysis and characteristics of the proposed configuration are verified through simulation results using MATLAB/SIMULINK.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
وقد اجتذبت المحولات متعددة المستويات الكثير من النية من الباحثين والصناعة، حيث تم استخدام المحولات ثلاثية المستويات على نطاق واسع في الممارسة العملية. واحدة من أكثر القضايا إثارة للاهتمام هي زيادة عدد المستويات لتحقيق أداء أعلى مثل الطاقة الكبيرة والجهد العالي والتشوه التوافقي المنخفض. تكوينات العاكس الأساسية متعددة المستويات مثل الثنائيات المحايدة لتثبيت النقاط، وتثبيت المكثف الطائر، والمحولات المتتالية لها عيوبها الخاصة عند زيادة عدد المستويات. للتغلب على هذه المشاكل، تم اقتراح محولات هجينة مختلفة متعددة المستويات. ونتيجة لذلك، هناك الكثير من المحولات الهجينة ذات المستويات الخمسة المصممة للتطبيقات العملية. تقترح هذه الورقة عاكسًا هجينًا جديدًا من 5 مستويات مثبتًا بنقطة محايدة عن طريق إضافة مصدر تيار مستمر إضافي. يُظهر العاكس الهجين الجديد أداءه المماثل لعاكس NPC المثالي الذي يتم تغذيته بواسطة 4 مصادر تيار مستمر مثالية، ويتطلب أجهزة أبسط من المحولات متعددة المستويات المتتالية والطائرة. يتمتع بقدرة جيدة على الموازنة الذاتية للجهد عبر مكثفات التيار المستمر. وبالتالي، يمكن استخدام استراتيجيات بسيطة وفعالة للتحكم في PWM تمكن من تحقيق أداء عمل عالي. يتكون محتوى الورق من تحليل تكوين المحول الهجين المقترح، والتحقق من توازن الجهد على مكثفات التيار المستمر، والتحقق من خصائص التحكم ودراسة أداء الإخراج عند تطبيق التحكم في تعديل عرض النبضة القائم على الحامل. يتم التحقق من تحليل وخصائص التكوين المقترح من خلال نتائج المحاكاة باستخدام MATLAB/SIMULINK.Translated Description (French)
Les onduleurs multiniveaux ont beaucoup attiré l'attention des chercheurs et de l'industrie, dans lesquels les onduleurs à 3 niveaux ont été largement utilisés dans la pratique. L'un des problèmes les plus intéressants est d'augmenter le nombre de niveaux pour obtenir des performances plus élevées telles qu'une grande puissance, une haute tension et une faible distorsion harmonique. Les configurations d'onduleurs multiniveaux de base telles que les diodes de verrouillage de point neutre, le verrouillage de condensateur volant et les onduleurs en cascade ont leurs propres inconvénients lors de l'augmentation du nombre de niveaux. Pour pallier ces problèmes, différents onduleurs multiniveaux hybrides ont été proposés. En conséquence, il existe de nombreux onduleurs hybrides à cinq niveaux conçus pour des applications pratiques. Cet article propose un nouvel onduleur hybride à point neutre serré à 5 niveaux en ajoutant une source de courant continu auxiliaire. Le nouvel onduleur hybride montre ses performances comparables à l'onduleur NPC idéal alimenté par 4 sources CC idéales, et nécessite un matériel plus simple que les onduleurs multiniveaux en cascade et volants. Il a une bonne capacité d'auto-équilibrage des tensions aux bornes des condensateurs CC. Par conséquent, des stratégies de contrôle PWM simples et efficaces peuvent être utilisées pour atteindre des performances de travail élevées. Le contenu papier consiste à analyser la configuration d'onduleur hybride proposée, à étudier l'équilibre de tension sur les condensateurs CC, à valider les caractéristiques de commande et à étudier les performances de sortie lors de l'application de la commande de modulation de largeur d'impulsion basée sur la porteuse. L'analyse et les caractéristiques de la configuration proposée sont vérifiées par des résultats de simulation à l'aide de Matlab/SIMULINK.Translated Description (Spanish)
Los inversores multinivel han atraído mucha atención de los investigadores y la industria, en los que los inversores de 3 niveles se han utilizado ampliamente en la práctica. Uno de los temas más interesantes es aumentar el número de niveles para lograr mayores rendimientos como gran potencia, alta tensión y baja distorsión armónica. Las configuraciones básicas de inversores multinivel, como los diodos de sujeción de punto neutro, la sujeción de condensadores voladores y los inversores en cascada, tienen sus propias desventajas al aumentar el número de niveles. Para superar estos problemas, se han propuesto diferentes inversores híbridos multinivel. Como resultado, hay muchos inversores híbridos de cinco niveles diseñados para aplicaciones prácticas. Este documento propone un nuevo inversor híbrido de punto neutro de 5 niveles mediante la adición de una fuente auxiliar de CC. El novedoso inversor híbrido muestra un rendimiento comparable al inversor NPC ideal alimentado por 4 fuentes de CC ideales, y requiere un hardware más simple que los inversores multinivel en cascada y voladores. Tiene una buena capacidad de auto-equilibrio de los voltajes a través de los condensadores de CC. En consecuencia, se pueden utilizar estrategias de control PWM simples y efectivas que permitan lograr altos rendimientos de trabajo. El contenido del papel consiste en analizar la configuración del inversor híbrido propuesto, investigar el equilibrio de tensión en los condensadores de CC, validar las características de control y estudiar el rendimiento de salida al aplicar el control de modulación de ancho de pulso basado en portadora. El análisis y las características de la configuración propuesta se verifican a través de resultados de simulación utilizando MATLAB/SIMULINK.Files
1172.pdf
Files
(3.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ec3343dba063c000ddbe1672b9f9eb5c
|
3.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- عاكس جديد ذو خمسة مستويات مثبت بنقطة محايدة مع مصدر تيار مستمر مساعد
- Translated title (French)
- Un nouvel onduleur à cinq niveaux à point neutre avec une source de courant continu auxiliaire
- Translated title (Spanish)
- Un novedoso inversor de punto neutro de cinco niveles con una fuente de CC auxiliar
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4361853091
- DOI
- 10.32508/stdjet.v4i4.915