Üç-fazlı 5-seviyeli kaskad inverter tasarımı ve gerçekleştirilmesi

Son yıllarda, çok seviyeli inverterler yüksek güçlü uygulamalar için yeni bir güç dönüşüm seçeneği olarak ortaya çıkmıştır. Bu inverterler, birkaç seviyeli doğru akım giriş gerilimlerinden sinüzoidal bir çıkış gerilimini sentezlemektedir. Çok seviyeli inverterlerin en önemli avantajı, anahtarlama frekansını artırmadan veya inverterin güç çıkışını azaltmadan çıkış dalga şekil lerindeki harmoniklerin azaltılmasıdır. Bu makalede, bir üç-fazlı 5-seviyeli kaskad inverterin tasarımı için aşamalar verilmiştir. Güç devresinin fiziksel gerçekleştirilmesinde karşılaşılan problemler ve bu problemlere getirilen uygun çözümler sunulmaktadır. Tasarlanan inverterden elde edilen deneysel sonuçlar ayrıca verilmiştir.

Design and implementation of three-phase 5-level cascade inverter

Recently, the multilevel inverters are emerging as a new breed of power converter option for high power applications. These inverters synthesize a sinusoidal output voltage from several levels of dc input voltages.The most important advantage of multilevel inverters is the harmonic reduction in the output waveform without increasing switching frequency or decreasing the inverter power output. In this paper, the design procedure of a three-phase 5-level cascade inverter is given. The problems of the physical implemention and the solution to these problems are proposed. The experimental results obtained from the designed inverter are also presented.

PDF

___

1. J.S Lai, F.Z. Peng, Multilevel converters-a new breed of power converters, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 32, 509-517, 1996.
2. J. Rodriguez, J.S. Lai, F.Z. Peng, Multilevel inverters: a survey of topologies, controls, and applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 49, 724 -738, 2002.
3. A. Nabae, I. Takahashi, H. Akagi, A new neutral-point-clamped PWM inverter, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 19 1057-1069, 1983.
4. R.Teodorescu, F. Baabjerg, J.K. Pedersen, E. Cengelci, S.U. Sulistijo, B.O. Woo, P. Enjeti , 1999, Multilevel Converters- A Survey, Processing EPE'99, 1999.
5. E.A. Lewis, Y. Shakweh, Assessment of medium voltage PWM VSI topologies for multi-megawatt variable speed drives applications, IEEE 30th Annual Conference on Power Electronics Specialist, PESC'99. Vol. 2, 27 June, 965-971, 1999. 6. E. Bircenas, S. Ramirez, V. Cardenas, R. Echavarria, Cascade multilevel inverter with only one DC source, CIEP 2002, 20-24 October 2002, VIII IEEE International Power Electronics Congress, CIEP 2002, 20-24 October, 171-176, 2002.
7. M. Marchesoni, M. Mazzucchelli, Multilevel converters for high power AC drives: a review, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Conference Proceedings, ISIE'93 -Budapest, 1-3 June, 1993.
8. S. Tuncer, Y. Tatar, Çok seviyeli kakad inverterlerde SPWM tekniğinin kullanımı, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7,2, 56-60, 2003. 9. Z. Haoran, A.V. Jouanne, S. Dai, A.K. Wallace, F. Wang, Multilevel inverter modulation schemes to eliminate common-mode voltages, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, 1645 -1653, 2000.
10. N. Celanovic, D. Boroyevich, A fast space-vector modulation algorithm for multilevel three-phase converters, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, 637 -641, 2001.
11. H. Zhang, A.V. Jouanne, S. Dai, A.K. Wallace, F. Wang, Multilevel inverter modulation schemes to eliminate common-mode voltages", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, 1645-1653, 2000.
12. S. Tuncer, Uzay velctör darbe genişlik modülasyonu kullanan beş seviyeli inverter tasarımı ve uygulaması, Doktora tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü , 95s, 2004.
13. General considerations for IGBT and intelligent power modules, Powerex inc.,
14. High CMRR, high speed optocouplers technical notes, Hewlett Packard inc,1998.
15. 4N35 Optocoupler datasheet, Document number 83717, Wishay semiconductor.
16. There phase bridge power modules, MT series, Document number 12771, International Rectifier inc., 1997.
17. Fast recovery epitaxial diodes (FRED), Semiconductor-Catalog, IXYS inc., 1996.
18. Inverter interface and digital dead time generator for 3-phase PWM controls, IXYS inc., 1998.
19. Magnetic powder brake (DL 1019P), Technical notes, delorenzogroup inc., 2003.