The Comparison of SPWM, SHEPWM, HIPWM and SVPWM Techniques on 3-Phase Inverter Circuit

Abstract

The main usage reason of inverters which are used in many medium and high voltage applications such as motor driving systems, UPSs, voltage compensators and etc. converts Direct Current to Alternative Current. Inverters can be produced as single-phase and three-phase, or they can be classified as Voltage Source Inverters or Current Source Inverters according to their supply sources. In this study, 3-phase Inverter circuit which are used Sinusoidal Pulse Width Modulation Technique (SPWM), Selective Harmonic Elimination Pulse Width Modulation Technique (SHEPWM), Third Harmonic Injection Pulse Width Modulation Technique (THIPWM) and Space Vector Pulse Width Modulation Technique (SVPWM) feeding R-L load are presented by using MATLAB/Simulink program and current and voltage waveforms are given comparably.

Keywords

• Inverter
• PWM
• SPWM
• THIPWM
• SHEPWM
• SVPWM

3 Fazlı Evirici Devresi için SDGM, SHEDGM, HIDGM ve UVDGM Tekniklerinin Karşılaştırılması

Abstract

Alternatif Akım iletim sistemleri, motor sürücü sistemleri, gerilim kompanzatörü, kesintisiz güç kaynakları (UPS) gibi birçok alanda kullanılan eviricilerin temel görevi sabit bir Doğru Akım/Gerilim kaynağından genliği ve frekansı kontrol edilebilir bir Alternatif Akım/Gerilim kaynağı üretmektir. Eviriciler, tek fazlı ve üç fazlı olarak üretilebildikleri gibi, besleme kaynaklarına göre Gerilim veya Akım Kaynaklı Eviriciler olarak da sınıflandırılabilmektedirler. Bu çalışmada, günümüzde Evirici devrelerinde gerilim ve frekans kontrolünün gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılan Sinüsodial Darbe Genişlik Modülasyon (DGM) tekniği, Seçili Harmonik Eliminasyon DGM tekniği, Harmonik İlaveli DGM tekniği ve Uzay Vektör DGM tekniğinin Matlab/Simulink benzetim modeli gerçekleştirilerek R-L yükü üzerinde akım ve gerilim dalga şekilleri karşılaştırılmalı olarak incelenmektedir. 

Keywords

• Evirici
• DGM
• SDGM
• HIDGM
• SHEDGM

References

1. [1] Malik S., Kluge D., “ACS1000 World’s First Standard AC Drive for Medium-Voltage Applications”, ABB Review, No. 2,4–11, 1998.
2. [2] Rodriguez, J., Lai, J.S., and Peng, F.Z. “Multilevel Inverter: A Survey of Topologies, Controls and Applications”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 49(4) , 724-738, 2002.
3. [3] Patel, H.S., Hoft, R.G., “Generalized Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inverters: Part I-Harmonic Elimination”, IEEE Trans. on Industry Applications, IA-9(3), 310-318, 1973.
4. [4] Kouro, S., Malinowski, M., Gopakumar, K., Pou, J., Franquelo, L., Wu, B., Rodriguez, J., P´erez, M.A. ve Leon, J., “Recent Advances and Industrial Applications of Multilevel Converters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(8), 2553–2580, 2010.
5. [5] Kocalmis Bilhan, A., Sunter, S., “Simulation of a Space Vector PWM Controller For a Three-Level Voltage-Fed Inverter Motor Drive”, IECON2006, 7-10 Kasım, 1915-1920, Paris, 2006.
6. [6] Deniz, E., “İki Seviyeli SHEPWM İnverter için Genetik Algoritma Kullanılarak Anahtarlama Açılarının Belirlenmesi”, Fırat Üniversitesi Müh. Bil. Dergisi, 27(10), 35-42, 2015.
7. [7] Abdelhamid, T.H. ve El-Naggar, K.M. ”Optimal PWM Control of a New Generalized Family of Multilevel Inverters”, Taylor & Francis, Electric Power Components and Systems, 36(1), 73–92, 2008.
8. [8] Li, L., Czarkowski, D., Liu, Y.,ve Pillay, P,”Multilevel Selective Harmonic Elimination PWM in Series Connected Voltage Inverters”, Transactions on Industrial Electronics, 36(1), 160-170, 2000.

9. [9] Aguilera, R., Lezana, P., Konstantinou, G., Acuna, P., Wu, B., Bernet, S., Agelidis, V.G., “Closed-Loop SHE-PWM Technique for Power Converters Through Model Predictive Control”, IECON2015, 5261-5266, 9-12 Kasım, 2015.
10. [10] Rodriguez, J., Kazmierkowski, M.P., Espinoza, J., Zanchetta, P., Abu- Rub, H., Young, H.A. ve. Rojas, C.A “State of the Art of Finite Control Set Model Predictive Control in Power Electronics,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, 9(2), 1003–1016, Mayıs, 2013.
11. [11] Massaoud, A.M., Finner, S.J., Williams, B.W., “Control Techniques for Multilevel Voltage Source Inverters”, 34th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conf., 171-176, Mexico 2003.
12. [12] Yumurtacı, M., Varbak Neşe, S., Üstün, S.V., Oğuz, Y., “THIPWM ile Kontrol Edilen 3 Fazlı Gerilim Beslemeli İnverterin Matlab/Simulink Modellenmesi ve DSP Kontrolör ile Uygulamasının Gerçekleştirilmesi”, IATS’09,13-15 Mayıs, Karabük, 2009.
13. [13] Celenovic, N., “Space Vector Modulation and Control of Multilevel Converter”, Doktora tezi, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, September, 2000.