Phương pháp cân bằng điện áp điểm trung tính đơn giản cho bộ nghịch lưu 3 mức cấu trúc diode kẹp

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng - Trang 1-7 - 2025
Van-Quang-Binh Ngo1, Nguyen Quang Huy2, Nguyen Anh Tuan2, Nguyen Van Vi2, Phan Thanh Van3, Nguyen Khanh Quang2, Kim-Anh Nguyen2
1University of Education, Hue University, Vietnam
2The University of Danang - University of Science and Technology, Vietnam
3The University of Danang - University of Technology and Education, Vietnam

Tóm tắt

Bài báo này trình bày phương pháp điều chế vectơ không gian cải tiến cho bộ nghịch lưu ba mức cấu trúc diode kẹp, nhằm mục đích cân bằng điện áp điểm trung tính. Bằng cách sử dụng các cặp vectơ trùng lặp để điều chỉnh thời gian đóng/cắt của trạng thái chuyển mạch, phương pháp đề xuất giảm thiểu giao động điện áp điểm trung tính do tác động của các vectơ trung bình và nhỏ. Một biến điều khiển được sử dụng để làm thay đổi thời gian đóng/cắt của các vectơ trùng lặp này trong mỗi chu kỳ chuyển mạch để đạt được sự cân bằng này, đặc biệt là trong điều kiện hệ số công suất cao và chỉ số điều chế lớn. Kết quả mô phỏng bằng phần mềm MATLAB/Simulink xác nhận hiệu quả của phương pháp đề xuất, chứng minh sự giảm đáng kể độ lệch điện áp điểm trung tính và độ méo hài của dòng điện trong khi vẫn duy trì hoạt động ổn định trên các hệ số công suất và chỉ số điều chế khác nhau.

Từ khóa

#Bộ nghịch lưu cấu trúc diode kẹp #điều chế vectơ không gian #cân bằng điện áp điểm trung tính #vectơ trùng lặp #ảnh hưởng của vectơ trung bình và nhỏ

Tài liệu tham khảo

<li>B. Wu and M. Narimani, <i>High-Power Converters and AC Drives</i>, 2nd ed. John Wiley &amp; Sons, 2017.</li>

<li>J. Rodriguez, J. S. Lai, and F. Z. Peng, “Multilevel inverters: A survey of topologies, controls, and applications,” <i>IEEE Transactions on Industrial Electronics</i>, vol. 49, no. 4, pp. 724–738, 2002.</li>

<li>A. Poorfakhraei, M. Narimani, and A. Emadi, “A review of multilevel inverter topologies in electric vehicles: Current status and future trends,” <i>IEEE Open Journal of Power Electronics</i>, vol. 2, pp. 155–170, 2021.</li>

<li>H. Abu-Rub, A. Iqbal, and J. Guzinski, <i>High Performance Control of AC Drives with Matlab/Simulink</i>. John Wiley &amp; Sons, 2021.</li>

<li>F. Guo, T. Yang, C. Li, S. Bozhko, and P. Wheeler, “Active modulation strategy for capacitor voltage balancing of three-level neutral-point-clamped converters in high-speed drives,” <i>IEEE Transactions on Industrial Electronics</i>, vol. 69, no. 3, pp. 2276–2287, 2022.</li>

<li>M. Mollahasanoglu, H. Mollahasanoglu, and H. I. Okumus, “A new PWM technique for three-phase three-level neutral point clamped rectifier,” <i>Arabian Journal for Science and Engineering</i>, vol. 49, pp. 6521–6530, 2024.</li>

<li>K. S. Kumar, K. Sukumar, K. Gopakumar, G. Mondal, and K. Corzine, “Neutral-point balancing of neutral-point-clamped three-level inverter with a front-end switched rectifier DC source for the full modulation range,” <i>IET Power Electronics</i>, vol. 2, no. 5, pp. 527–534, 2009.</li>

<li>A. Shukla, A. Ghosh, and A. Joshi, “Flying-capacitor-based chopper circuit for DC capacitor voltage balancing in diode clamped multilevel inverter,” <i>IEEE Transactions on Industrial Electronics</i>, vol. 57, no. 7, pp. 2249–2261, 2010.</li>

<li>B. Zhang, Q. Ge, L. Tan, X. Wang, Y. Yu, and J. Liu, “A new PWM scheme for loss balancing and neutral-point voltage balancing in three-level active NPC converter,” in <i>Proceedings of the IEEE 10th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)</i>, 2015, pp. 1128–1133.</li>

<li>Q. Yuan, A. Li, J. Qian, and K. Xia, “DC-link capacitor voltage control for the NPC three-level inverter with a newly MPC-based virtual vector modulation,” <i>IET Power Electronics</i>, vol. 13, no. 5, pp. 1093–1102, 2020.</li>

<li>A. Zorig, S. Barkat, and A. Sangwongwanich, “Neutral point voltage balancing control based on adjusting application times of redundant vectors for three-level NPC inverter,” <i>IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics</i>, vol. 10, no. 4, pp. 5604–5613, 2022.</li>

<li>C. Smith, A. Gargoom, M. T. Arif, and M. E. Haque, “Model predictive control of 3L-NPC inverter to enhance fault ride-through capability under unbalanced grid conditions,” <i>IET Power Electronics</i>, vol. 17, pp. 1973–1985, 2024.</li>

<li>E. S. Jun, M. H. Nguyen, and S. S. Kwak, “Model predictive control method with NP voltage balance by offset voltage injection for three-phase three-level NPC inverter,” <i>IEEE Access</i>, vol. 8, pp. 172175–172195, 2020.</li>

<li>S. Peng, G. Zhang, Z. Zhou, X. Gu, and C. Xia, “MPTC of NP-clamped three-level inverter-fed permanent-magnet synchronous motor system for NP potential imbalance suppression,” <i>IET Electric Power Applications</i>, vol. 14, no. 4, pp. 658–667, 2020.</li>

<li>I. M. Alsofyani and K. B. Lee, “Three-level inverter-fed model predictive torque control of a permanent magnet synchronous motor with discrete space vector modulation and simplified neutral point voltage balancing,” <i>Journal of Power Electronics</i>, vol. 20, pp. 22–30, 2022.</li>

<li>X. Yuan, Y. Gao, and Y. Li, “A fast multilevel SVPWM method based on the imaginary coordinate with direct control of redundant vectors or zero-sequence components,” <i>IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society</i>, vol. 1, pp. 355–366, 2020.</li>

<li><i>Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems</i>, IEEE Std 592-2022, 2022.</li>

Thông tin
Thông tin xuất bản

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng

1-7

Thông tin tác giả