Five-Level Inverter Topology for IM Drive With DC-Link Capacitor Voltage Balancing and Common-Mode Voltage Elimination in Entire Modulation Range: A Closed-Loop Control

Abstract

This paper presents a five-level inverter topology for induction motor (IM) drive with dc-link capacitor voltage balancing and common-mode voltage (CMV) elimination, in the entire modulation range, including over-modulation up to 24-step mode of operation. A dual five-level inverter fed open-end winding IM structure is used. Proposed closed-loop control scheme effectively utilizes the availability of redundant switching states and eliminates the need of extra power hardware. The scheme is presented with the results of simulation studies and experimentally verified with a 1.5 kW IM drive. Streszczenie. Artykuł prezentuje topologię pięciopoziomowego przekształtnika do zasilania napędu z maszyną indukcyjną. W układzie przewidziano wyrównywanie napięć na kondensatorach oraz eliminację składowej zgodnej napięcia w całym zakresie modulacji łącznie z nadmodulacja. Struktura przewiduje maszynę o otwartych uzwojeniach zasilaną z podwójnego przekształtnika. Zaproponowany układ sterowania wykorzystuje redundancyjne stany łączeniowe i eliminuje potrzebę dodatkowych obwodów energetycznych. Zaprezentowano wyniki symulacji i badania modelu z maszyną 1,5 kW.