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Five-phase space vector carrier-based PWM for third harmonic injection

Friedmann, Marc Ramos ; Möller, Alexander ; Binder, Andreas (2024)
Five-phase space vector carrier-based PWM for third harmonic injection.
In: e+i Elektrotechnik und Inforamtionstechnik, 2024 (141)
doi: 10.1007/s00502-024-01206-z
Artikel, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Five-phase AC drives allow a third harmonic voltage to be fed into the stator winding – in addition to the fundamental voltage – to generate a third harmonic magnetic air gap field. This allows the generation of an additional small constant torque. Furthermore, the undesirable saturation harmonics that occur with saturated iron can be compensated. The desired third harmonic voltage is commonly generated via time-consuming space vector PWM algorithms, which are not well-suited for real-time application, or via look-up tables, which require an increased storage capacity. In our case, the desired third harmonic voltage is generated in the five-phase voltages by adding a non-sinusoidal zero-sequence voltage with five times the fundamental frequency to the fundamental voltage reference signals in carrier-based pulse width modulation (PWM) with a constant switching frequency. This is equivalent to a space vector PWM method (SVPWM) and avoids a significantly high calculation effort. The PWM algorithm programmed in MATLAB in real time allows the fast generation of a third harmonic voltage per phase with freely definable amplitude and phase shift without requiring a lot of storage capacity.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Friedmann, Marc Ramos ; Möller, Alexander ; Binder, Andreas
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Five-phase space vector carrier-based PWM for third harmonic injection
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 2024
Verlag: Springer Link
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: e+i Elektrotechnik und Inforamtionstechnik
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 2024
(Heft-)Nummer: 141
DOI: 10.1007/s00502-024-01206-z
URL / URN: https://link.springer.com/article/10.1007/s00502-024-01206-z
Kurzbeschreibung (Abstract):

Five-phase AC drives allow a third harmonic voltage to be fed into the stator winding – in addition to the fundamental voltage – to generate a third harmonic magnetic air gap field. This allows the generation of an additional small constant torque. Furthermore, the undesirable saturation harmonics that occur with saturated iron can be compensated. The desired third harmonic voltage is commonly generated via time-consuming space vector PWM algorithms, which are not well-suited for real-time application, or via look-up tables, which require an increased storage capacity. In our case, the desired third harmonic voltage is generated in the five-phase voltages by adding a non-sinusoidal zero-sequence voltage with five times the fundamental frequency to the fundamental voltage reference signals in carrier-based pulse width modulation (PWM) with a constant switching frequency. This is equivalent to a space vector PWM method (SVPWM) and avoids a significantly high calculation effort. The PWM algorithm programmed in MATLAB in real time allows the fast generation of a third harmonic voltage per phase with freely definable amplitude and phase shift without requiring a lot of storage capacity.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Fünfphasige Drehstromantriebe erlauben es, neben der Spannungsgrundschwingung eine dritte harmonische Oberschwingungsspannung in die Statorwicklung zur Erzeugung einer dritten magnetischen Luftspalt-Feldoberwelle einzuspeisen. Damit kann ein zusätzliches kleines konstantes Drehmoment erzeugt werden. Weiterhin kann damit die bei gesättigtem Eisen auftretende, unerwünschte Sättigungsoberschwingung kompensiert werden. Die gewünschte dritte harmonische Spannung wird üblicherweise über zeitaufwändige Raumzeigermodulations-Algorithmen erzeugt, die für Echtzeitanwendungen nicht gut geeignet sind, oder über Nachschlagetabellen, die eine erhöhte Speicherkapazität erfordern. In unserem Fall wird die gewünschte dritte Spannungsoberschwingung in den fünf Phasenspannungen durch das Hinzufügen einer nichtsinusförmigen Nullspannung mit fünffacher Grundfrequenz zur grundfrequenter Spannungsvorgabe bei der trägerbasierten Pulsweitenmodulation (PWM) mit konstanter Schaltfrequenz erzeugt. Dies entspricht einer PWM mit dem Raumzeigerverfahren (Space Vector–PWM: SVPWM) und vermeidet einen deutlich erhöhten Rechnungsaufwand. Der in MATLAB programmierte PWM-Algorithmus in Echtzeit gestattet die schnelle Erzeugung einer dritten Spannungsoberschwingung je Phase mit frei einstellbarer Amplitude und Phasenlage ohne großen Speicherplatzbedarf.

Deutsch
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Fachgebiet Elektrische Antriebssysteme
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektrische Energiewandlung > Elektrische Energiewandlung
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektrische Energiewandlung
Hinterlegungsdatum: 19 Sep 2024 13:25
Letzte Änderung: 06 Nov 2024 10:57
PPN: 523221444
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