UNE STRATÉGIE DE MODULATION DE LARGEUR D'IMPULSION DISCONTINUE BASÉE SUR UNE PORTEUSE ALÉATOIRE POUR UN ONDULEUR À TROIS NIVEAUX SERRÉS PAR UN POINT NEUTRE
DOI :
https://doi.org/10.59277/RRST-EE.2024.69.3.13Mots-clés :
Modulation de largeur d'impulsion aléatoire (PWM), PWM discontinu, Pertes de commutation, Onduleur à trois niveaux, Compatibilité électromagnétique (CEM)Résumé
Cet article présente une nouvelle approche appelée modulation de largeur d'impulsion discontinue basée sur une porteuse randomisée (RCDPWM) pour relever le défi de l'atténuation des harmoniques d'ordre faible et élevé concentrées à la fréquence de commutation et ses multiples entiers dans la tension et le courant de sortie d'un onduleur à trois niveaux. La stratégie proposée réduit les pertes de commutation et une large dispersion d'harmoniques de tension et de courant avec des amplitudes nettement plus petites en intégrant des fonctionnalités de méthodes PWM discontinues et aléatoires. Cette caractéristique s'avère bénéfique pour améliorer l'efficacité et la compatibilité électromagnétique. La stratégie RCDPWM implique trois schémas : deux schémas simples (un paramètre aléatoire), une modulation aléatoire de position d'impulsion (RPP-DPWM) et une modulation aléatoire de fréquence porteuse (RCF-DPWM), et un schéma double combinant les deux précédents (RPPRCF-DPWM). . La densité spectrale de puissance (PSD) est utilisée pour évaluer l'efficacité de la stratégie proposée dans l'analyse quantitative du degré de dispersion harmonique. Les résultats démontrent que la stratégie RCDPWM proposée élargit considérablement les groupes harmoniques autour de la fréquence de commutation, réduisant ainsi son intensité. L'analyse spectrale a révélé que le schéma RPPRCF-DPWM est le plus efficace pour étaler le spectre de tension et de courant de sortie par rapport aux schémas simples (RPP-DPWM et RCF-DPWM).
Références
(1) Aimad Boudouda, Dual randomized discontinuous pulse width modulation for three-phase inverter, International Journal of Electronics, 111, 9 (2023).
(2) A. Boudouda, Boudjerda N., Aibeche A., dSPACE-based dual randomized pulse width modulation for acoustic noise mitigation in an induction motor, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 44, 493, pp. 1–16 (2022).
(3) P.K. Chaturvedi, I.S. Jain, P. Agarwal. Reduced switching loss pulse width modulation technique for three-level diode clamped inverter, IET Power Electron., 4, 4, pp. 393–399 (2011).
(4) Y. Shrivastava, S.Y. Hui, Analysis of random PWM switching methods for three-level power inverters, IEEE Transactions on Power Electronics, 14, 6, 1156–1163 (1999).
(5) A.M. Hava, R.J. Kerkman, T.A. Lipo, A high-performance generalized discontinuous PWM algorithm, IEEE Transactions on Industry Applications, 34, 5, pp. 1059–1071(1998).
(6) O. Ojo, The generalized discontinuous PWM scheme for three-phase voltage source inverters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 51, 6, pp. 1280–1289 (2004).
(7) M. Paramasivan, M.M. Paulraj, S. Balasubramanian, Assorted carrier-variable frequency-random PWM scheme for voltage source inverter, IET Power Electronics, 10, 14 (2017).
(8) P. Lezynski, Random modulation in inverters with respect to electromagnetic compatibility and power quality, IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 6, 2, pp. 782–790 (2018).
(9) Z. Zhang, L. Wei, P. Yi, Y. Cui, P.S. Murthy, A.M. Bazzi, Conducted emissions suppression of active front end (AFE) drive based on random switching frequency PWM, IEEE Transactions on Industry Applications, 56 6, pp. 6598–6607 (2020).
(10) C.H. Moon, C.J. Chen, S.W. Lee, A random modulation spread-spectrum digital PWM for a low system clock digital buck converter, IEEE., 9, (2021).
(11) N. Boudjerda, A. Boudouda, M. Melit, B. Nekhoul, K. El Khamlichi Drissi, K. Kerroum, Spread spectrum in three-phase inverter by an optimised dual randomised PWM technique. International Journal of Electronics, 101, 3, pp. 308–324 (2014).
(12) A. Boudouda, N. Boudjerda, A. Aibeche, A. Bouzida, Dual randomized pulse width modulation technique for buck converter fed by photovoltaic source. Rev. Roum. Sci. Techn. – Électrotechn. et Énerg, 63, 3, pp. 289–294 (2018).
(13) A. Boudouda, N. Boudjerda, K. El Khamlichi Drissi, K. Kerroum, Combined random space vector modulation for a variable speed drive using induction motor, Electrical Engineering, 98, 1, pp. 1–15 (2016).
(14) A. Boudouda, A. Bouzida, F. Nafa. Spectral analysis of switch voltage for dual randomized PWM DC-DC converters operating in DCM, International Journal of Electronics Letters, 10, 1, 101–114 (2022)
(15) K.S. Kim, Y.G. Jung, Y.C. Lim, A new hybrid random PWM scheme. IEEE Transactions on Power Electronics, 24, 1, 1 pp. 92-200 (2009)
(16) F. Bu, T. Pu, W. Huang, L. Zhu, Performance and evaluation of five-phase dual random SVPWM strategy with optimized probability density function, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 66, 5, pp. 3323–3332 (2019).
(17) Y. Huang, Y. Xu, W. Zhang, J. Zou, Hybrid RPWM technique based on modified SVPWM to reduce the PWM acoustic noise. IEEE Transactions on Power Electronics, 34, 6, pp. 5667–5674 (2019).
(18) Y. Li, H. Wu, Q. Si, Y. Liu, Vibration noise suppression approach based on random switching frequency control for permanent magnet motor, Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 45, 3, pp. 444–460 (2021).
(19) A.M. Trzynadlowski, R.L. Kirlin, S.F. Legowski, Space vector PWM technique with minimum switching losses and a variable pulse rate [for VSI]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 44, 2, pp. 173–181 (1997).
(20) H. Khan, E.H. Miliani, K.E.K. Drissi, Discontinuous random space vector modulation for electric drives: a digital approach. IEEE Transactions on Power Electronics, 27, 12, pp. 4944–4951 (2012).
(21) S. Bhattacharya, D. Mascarella, G. Joos, G. Moschopoulos, Reduced switching random PWM technique for two-level inverters, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) (2015).
(22) 22. Z. Zhang, L. Wei, P. Yi, P.S. Murthy, Y. Cui, Optimized digital implementation of carrier-based randomized discontinuous PWM technique for active front end (AFE) drives. IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) (2019).
(23) 23. Aimad Boudouda, Power spectral density of dual randomized discontinuous pulse width modulation, Rev. Roum. Sci. Techn.– Électrotechn. et Énerg, 68, 2, pp. 132–138 (2023).
(24) 24 T.S. Kiran, K. N. Pavithran, Novel approach for harmonic reduction with random PWM technique for multilevel inverters, International Conference on Power, Instrumentation, Control and Computing (PICC) (2015).
(25) P. Welch, The use of fast Fourier transform for the estimation of power spectra: A method based on time averaging over short, modified periodograms, IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics, 15, 2, pp. 70–73 (1967).
(26) 26 ***Matlab. Signal Processing Toolbox User’s Guide, The MathWorks. Inc., Natick, MA (2004).
Téléchargements
Publiée
Numéro
Rubrique
Licence
(c) Copyright REVUE ROUMAINE DES SCIENCES TECHNIQUES — SÉRIE ÉLECTROTECHNIQUE ET ÉNERGÉTIQUE 2024
Ce travail est disponible sous licence Creative Commons Attribution - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 4.0 International.