Three-level active NPC converter: PWM strategies and loss distribution

Floricau, D.; Floricau, E.; Gateau, Guillaume

doi:10.1109/iecon.2008.4758494

Cited by 57 publications

(22 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This is not the case for three-level NPC converter. The outer IGBTs are more stressed during inverter operation while the inner IGBTs are more stressed during rectifier operation [4], [10]. As to the diodes, the outer diodes are stressed more during rectifier operation.…”

Section: A Uneven Semiconductor Lossmentioning

confidence: 98%

Three-level converters with selective Harmonic Elimination PWM for HVDC application

Beza

Norrga

2010

2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition

View full text Add to dashboard Cite

In a voltage source converter (VSC) based HVDC system, the modulation scheme used is an important factor in achieving a desired harmonic performance with allowable semiconductor losses. In this paper, the use of selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation (HEPWM) for a three-level Neutral Point Clamped (NPC) converter in VSC based HVDC application will be discussed. Steady state performance of the converter system in terms of harmonics and losses will be evaluated using MATLAB and PSCAD/EMTDC simulation. Simulation results show a 37% improvement in total semiconductor loss with better harmonic performance by using the three-level solution compared to the two-level solution with the stated modulation scheme.

show abstract

Section: A Uneven Semiconductor Lossmentioning

confidence: 98%

Three-level converters with selective Harmonic Elimination PWM for HVDC application

Beza

Norrga

2010

2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Trong [2] [3], [4] các tác giả đã đưa ra phương pháp phân phối nhiệt đồng bộ bằng cách thêm vào các IGBT mắc song song với các đi-ốt nối với điểm trung tính. Nghiên cứu này không can thiệp vào cấu trúc phần cứng của biến tần mà điều chỉnh phần mềm điều khiển của DTC nhằm mục đích khảo sát và phân phối lại công suất tiêu hao từ những IGBT hoạt động với tần số cao hơn tới các IGBT có tần số thấp hơn.…”

Section: H 1 Sơ đồ Kết Nối Các Linh Kiện Trong Biến Tần 3l-npcunclassified

Khảo sát và phân phối lại nhiệt tiêu hao trên các IGBT trong biến tần ba bậc bằng phương pháp điều khiển trực tiếp mô-men lực

Duy¹,

Ngôn²

2016

Tuyển Tập Công Trình HNKH Toàn Quốc Lần Thứ 3 Về Điều Khiển &Amp; Tự Động Hoá VCCA - 2015

View full text Add to dashboard Cite

Hội nghị toàn quốc lần thứ 3 về Điều khiển và Tự động hoá -VCCA-2015 VCCA-2015Khảo sát và phân phối lại nhiệt tiêu hao trên các IGBT trong biến tần ba bậc bằng phương pháp điều khiển trực tiếp mô-men lực Investigation and redistribution the loss of IGBTs in the Three-level Neutral Point Clamped (3L-NPC) inverter with Direct Torque Control technique (DTC)Nguyễn Huỳnh Anh Duy, Nguyễn Chí Ngôn Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ e-Mail: nhaduy@ctu.edu.vn, ncngon@ctu.edu.vn Tóm tắtVấn đề tỏa nhiệt không đồng đều của các IGBT trong biến tần đa bậc dẫn đến sự giảm về khả năng hoạt động và tuổi thọ trung bình của biến tần trong công nghiệp. Bài báo này khảo sát công suất hao phí gây tỏa nhiệt của từng IGBT trong biến tần ba bậc (3L-NPC) và điều khiển động cơ không đồng bộ (ĐCKĐB) ba pha bằng phương pháp điều khiển trực tiếp mô-men lực (DTC). Phương án phân phối lại nhiệt từ các IGBT chịu ảnh hưởng nhiều nhất đến các IGBT còn lại bằng việc thay đổi cấu trúc điều khiển DTC sẽ được đề xuất và phân tích. Kết quả của thí nghiệm sẽ được kiểm tra và trình bày bằng mô phỏng trên MATLAB/Simulink.Từ khóa: IGBT, biến tần 3L-NPC, điều khiển trực tiếp mô-men lực, nhiệt tiêu hao, MATLAB, Simulink. AbstractThe unbalanced dissipation of heat from IGBTs in the multilevel inverters causes the degradation of their performance and the reduction of their lifetime during the industrial operation. In this paper, the heat of all IGBTs in the Three-level Neutral Point Clamped (3L-NPC) inverter will be investigated through the control of the induction machine using direct torque control (DTC) technique. The proposed strategy for redistributing the losses from the most stressed IGBTs to the others by modifying the DTC pattern will be analized and simulated. All results are presented graphically from the simulation by MATLAB/Simulink software.Keywords: IGBT, 3L-NPC inverter, direct torque control, losses, MATLAB, Simulink. Ký hiệu Phần mở đầuBiến tần 3L-NPC [1] là một trong các thiết bị phổ biến trong điều khiển ĐCKĐB ba pha ở các nhà máy sàn xuất và công nghiệp. Các cảm biến hoặc các thiết bị hỗ trợ giám sát và bảo vệ biến tần cũng được áp dụng nhiều trong các hệ thống quan trọng để giảm thiểu khả năng hư hỏng của thiết bị do sự quá nhiệt không đồng đều từ các IGBT bên trong. Tuy nhiên, việc kết nối thêm các cảm biến với biến tần không phải là điều dễ dàng và làm tăng chi phí bảo trì, lắp ráp hệ thống. Trong quá trình hoạt động, biến tần điều khiển động cơ với vận tốc và tải khác nhau làm cho nhiệt tỏa ra từ các IGBT không đồng đều nhau. Nhiệt lượng bắt nguồn từ hai thành phần chính bao gồm: Công suất đóng-cắt (CSĐC) là công suất tiêu hao năng lượng trong quá trình chuyển trạng thái đóng-mở (switching state). Công suất dẫn điện (CSDĐ) là công suất gây cho mối nối bán dẫn bên trong linh kiện nóng lên trong suốt thời gian dẫn điện (conducting state). Trong mỗi pha của biến tần, một số IGBT tần số đóng-mở cao hơn sinh ra nhiều nhiệt hơn so với các IGBT còn lại. Do đó, sự khác nhau về nhiệt là nguyên nhân của sự chênh lệch về...

show abstract

“…The objective of the proposals in [3][4] [5] is an homogeneous distribution of the losses under normal operation of the inverter. For this purpose, the topology of the inverter is modified by adding IGBTs parallel to the neutral point diodes to generate additional redundant states of switching states 0 (connection of one of the output phases to the neutral point).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Active thermal protection and lifetime extension in 3L-NPC-inverter in the low modulation range

Phan

Riedel

Οικονόμου

et al. 2015

2015 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC)

View full text Add to dashboard Cite

The switches of multilevel inverters in high-power applications are mounted on dedicated heatsinks and there is no heat sharing among the devices. If one semiconductor device is exposed to excessive thermal stress, then the lifespan of the affected device is reduced significantly. This thermal overload may arise due to degradation of the cooling system, failures in firing or in the drivers, inappropriate placing of the semiconductor devices etc. In this paper, a control scheme is devised that can reduce the thermal stress of a particular semiconductor device; the benefit is that the reduction of the lifetime of this device is avoided. Thus, after detecting of the occurrence of a local thermal overload by temperature sensing on the particular heatsink, the control scheme modifies the pulse width modulation in such a way, that the power losses of the stressed device are redistributed among the other semiconductors without limitations of the inverter current. In previous works, this method was already presented for the higher modulation index range; it is now extended to the low modulation range and is validated by experiments.

show abstract

Three-level active NPC converter: PWM strategies and loss distribution

Cited by 57 publications

References 10 publications

Three-level converters with selective Harmonic Elimination PWM for HVDC application

Three-level converters with selective Harmonic Elimination PWM for HVDC application

Khảo sát và phân phối lại nhiệt tiêu hao trên các IGBT trong biến tần ba bậc bằng phương pháp điều khiển trực tiếp mô-men lực

Active thermal protection and lifetime extension in 3L-NPC-inverter in the low modulation range

Contact Info

Product

Resources

About