Dspace implementation of real-time selective harmonics elimination technique using modified carrier on three phase inverter

Abstract

In the contemporary world, alternative electrical energy has become an integral part of our daily existence, with the majority of our electrical materials, electronic devices, and industrial equipment relying on this energy source. Consequently, ensuring the quality of the electrical signal obtained is of paramount importance in the process of converting and distributing electrical energy. The improvement of the output voltage inverter can be achieved through adjustments to the inverter structure or by refining the control strategy. The novelty of the presented research lies in an innovative approach that employs real-time modulation for efficient control over the reduction of harmonics, alongside managing the fundamental component. This approach is applicable to both bipolar and unipolar configurations, featuring quarter-wave and half-wave symmetries. Purpose. Employing this modulation strategy aims to enhance the durability of the switching components and enhance the voltage output of the inverter. Methods. The methodology is founded on a sine-sine modulation as its foundational model. It constitutes an inventive pulse width modulation technique in which a reference sinusoidal waveform, operating at the desired signal frequency, is compared to a modified carrier signal with an identical time period as the reference signal. Results. This paper introduces a broader and more comprehensive approach, alongside specific solutions, for the control and mitigation of harmonics in three phase voltage source inverters. The proposed method offers precise control over the reduction of harmonics and the fundamental component, and it can be implemented in extensive power electronic converters. Practical value. To assess the effectiveness of the given control approach, we conducted simulations as well as real-time implementation employing Dspace DS1104 controller board. The outcomes were highly favorable, confirming the effectiveness and validity of the suggested control algorithm.

У сучасному світі альтернативна електрична енергія стала невід’ємною частиною нашого повсякденного існування, і більшість наших електричних матеріалів, електронних пристроїв і промислового обладнання покладаються на це джерело енергії. Отже, забезпечення якості отриманого електричного сигналу має першочергове значення в процесі перетворення та розподілу електричної енергії. Покращення вихідної напруги інвертора може бути досягнуто шляхом коригування структури інвертора або вдосконалення стратегії керування. Новизна представленого дослідження полягає в інноваційному підході, який використовує модуляцію в реальному часі для ефективного контролю над зменшенням гармонік, поряд з керуванням основною компонентою. Цей підхід застосовний як до біполярних, так і до однополярних конфігурацій, що мають чвертьхвильову та напівхвильову симетрію. Мета. Застосування цієї стратегії модуляції спрямоване на підвищення довговічності комутаційних компонентів і підвищення вихідної напруги інвертора. Методи. Методологія базується на синусоїдній модуляції як базовій моделі. Він являє собою метод широтно-імпульсної модуляції за винаходом, у якій опорна синусоїдальна форма хвилі, що працює на бажаній частоті сигналу, порівнюється з модифікованим несучим сигналом з ідентичним періодом часу, що й опорний сигнал. Результати. Ця стаття представляє ширший і комплексний підхід, поряд із конкретними рішеннями, для контролю та пом’якшення гармонік у трифазних інверторах джерел напруги. Запропонований метод пропонує точний контроль над зменшенням гармонік і основної складової, і він може бути реалізований у потужних електронних перетворювачах. Практична цінність. Щоб оцінити ефективність даного підходу до управління, ми провели моделювання, а також реалізацію в реальному часі з використанням плати контролера Dspace DS1104. Результати були дуже сприятливими, підтверджуючи ефективність і валідність запропонованого алгоритму контролю.