Pulse-width requirements in context with different modulation strategies of two-level 3-phase inverters

Abstract

The purpose of this master's thesis is to review common pulse-width modulation strategies, introduce pulse-width limitations and present how pulse-width limitations affect the switching waveform of a power converter. The different factors determining the pulse-width limitations are identified and discussed.

Several different factors are identified and methods are suggested for determining their impact on the final pulse-width limitations of the power converter. It is suggested that the limitations are separated into two categories. The first category contains internal, power converter specific limitations, which are determined at the factory. The second category contains external, load specific limitations, which are determined at installation site. The greater of these two is then used as the final pulse-width limitation.

The effect of pulse-width limitations on the output of the power converter is analysed in both time and frequency domain. The pulse-width limitations are found to have several detrimental effects on the output of the power converter. The thesis also presents a general overview of the spectra of several modulation strategies.

Tämän diplomityön tarkoitus on esitellä yleisiä pulssitaajuusmodulointistrategioita, esitellä pulssileveysrajoitukset ja tutkia, miten pulssileveysrajoitukset vaikuttavat taajuusmuuttajan kytkentäkuvioon. Tekijät, jotka vaikuttavat pulssileveysrajoituksiin, etsitään ja esitellään.

Useita eri pulssileveysrajoituksiin vaikuttavia tekijöitä löydetään ja keinoja niiden määrittämiseksi esitellään. Työssä esitetään, että rajoitukset tulisi jakaa kahteen kategoriaan. Ensimmäinen kategoria sisältää taajuusmuuttajan sisäisistä ilmiöistä aiheutuvat rajoitukset, jotka voidaan määrittää tehtaalla. Toinen kategoria sisältää taajuusmuuttajaan kiinnitetystä kuormasta aiheutuvat rajoitukset, jotka voidaan määrittää asennuspaikalla.

Pulssileveysrajoitusten vaikutus taajuusmuuttajan ulostulosignaaliin analysoidaan sekä aika- että taajuustasossa. Työssä huomataan, että pulssileveysrajoitukset heikentävät taajuusmuuttajan ulostulosignaalia. Työ myös tarjoaa katsauksen useiden eri modulaatiostrategioiden spektriin.