The advantage of multilevel inverters is to produce high output voltage values with distortion as minimum as possible. To reduce total harmonic distortion (THD) and get an output voltage with different step levels using less power electronics switching devices, 15-level inverter is designed in this paper. Single-phase 11-switches with zero-level (ZL) and none-zero-level (NZL) inverter based on modified absolute sinusoidal pulse width modulation (MASPWM) technique is designed, modelled and built by MATLAB/Simulink. Simulation results explained that, multilevel inverter with NZL gives distortion percent less than that with ZL voltage. The THD of the inverter output voltage and current of ZL are 4% and 1%, while with NZL is 3.6% and 0.84%, respectively. These results explain the effectiveness of the suggested power circuit and MASPWM controller to get the required voltage with low THD.
In den letzten Jahren ist weltweit eine intensive Forschung auf dem Gebiet der Steuerung und Regelung von Drehstrommaschinen erfolgt. Die bekannten Regelverfahren in Verbindung mit den verfügbaren leistungselektronischen Umrichtern sowie mit Hilfe der sehr weit entwickelten, schnellen, elektronischen Signalverarbeitung, ermöglichte die Realisierung von elektrischen Antrieben mit hervorragenden Eigenschaften in einem weiten Drehzahl-und Drehmomentbereich. Ein geregelter Betrieb der Asynchronmaschine ohne Einschränkungen im Drehzahlstellbereich verlangt allerdings die Messung der Winkelposition des Rotors. Allerdings sind optische hochauflösende Encoder empfindlich gegen Umwelteinflüsse, wie Staub, Vibration und Temperatur, und reduzieren folglich die Systemzuverlässigkeit. Weiterhin erfordern sie zusätzliche Kabel und Schnittstellen. Daher hat man sich in den letzten Jahrzehnten, sowohl in der akademischen Welt als auch in der Industrie, mit der Entwicklung von Regelverfahren befasst, die ohne die Verwendung von mechanischen Drehgebern (Encodern) funktionieren. Diese sogenannten "sensorlosen" oder "geberlosen" Regelungen wurden in vielen Forschungsarbeiten intensiv untersucht und ständig verbessert, um eine hohe Dynamik mit Standard-Asynchronmotoren in einem weiten Drehzahlbereich zu erzielen. Es ist bekannt, dass eine Regelung der Asynchronmaschine mit alleiniger Verwendung der Klemmengrößen (Statorstrom und-spannung) ohne Messung der Rotorposition möglich ist. Leider versagen solche Methoden bei sehr kleinen Statorfrequenzen und finden deshalb nur bei höheren Drehgeschwindigkeiten Verwendung. Darüber hinaus, wird in solchen Verfahren die Messung der Klemmenspannungen vermieden und anstatt dessen die von der Regelung errechneten Sollgrößen verwendet. Die Realisierung wird deshalb komplexer, denn etwaige Nichtlinearitäten und Unzulänglichkeiten des Wechselrichters müssen im Modell berücksichtigt werden. Für die Speisung der Asynchronmaschine können auch mit SiC-Schaltern ausgestattete Wechselrichter verwendet und mit sehr hohen Schaltfrequenzen betrieben werden. In einigen Forschungsarbeiten wurden solche Systeme im Hinblick auf eine bessere Effizienz und Dynamik sowie auf die Glättung der Klemmenspannung untersucht. Die Vorliegende Arbeit verfolgt allerdings ein anderes Ziel, nämlich die Messung der nahezu sinusförmigen Statorspannungen zur Verbesserung der bekannten sensorlosen Regelverfahren sowie die Untersuchung der "Natürlichen Feldorientierten Regelung" und die Modell-Referenz-Regelung bei Speisung mit gemessenen Spannungen. vi Contents Acknowledgment .
This paper presents the identification of the rotor flux of the induction machine. In the field-oriented control topology, since the terminal stator voltages are a pulsating voltage, so the only way is to calculate the reference values of the voltages from the inverter states phase. At very low speed, the reconstructed voltages are nearly not real, so that, the range of speed rotation of an encoder-less field-oriented control is not quite enough to cover all the speed range. However, the design of a 3-phase inverter which is prepared by silicon carbide (SiC)-MOSFETs with inserting an output filter between the inverter and the machine may supply sinusoidal voltages and currents at the output. The high switching frequency which can be applied with the SiC MOSFETs permits the proposal and implementation of a small low pass LC filter that can be equipped with the inverter output side. With this structure, it is possible to reduce the harmonic of the output voltages in addition to reduce the content of the current harmonics causing in a practically sinusoidal voltage as confirmed in the experimental results of this work. The main goal of this outline is two points, on the first side it can be reduce the winding machine stress, therefore, it is minimizing the harmonic in the voltages at the machine terminals. And on the other hand, is to use the measured voltages as an alternative of the recalculated ones to enhance the voltage model and the performance of the control scheme. It is predictable that the range of machine speed of an encoder-less field-oriented control can be extended.
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