Generalized Space Vector Modulation for Impedance Source Inverters Applied to Fuel-Cell-Based Isolated Electric Power Generation

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Wilfried Hofmann
• Subject Area: Electrical Energy Systems, Power Management, Power Electronics, Electrical Machines and Drives
• Term: from 2008 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 83596526

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Eine trägerbasierte PWM für Wechselrichter mit Z-Quelle wurde entworfen und implementiert. Der vorgeschlagene Modulator benötigt sechs PWM-Einheiten, eine für jeden IGBT. Jede PWM-Einheit ist mit einem Referenzsignal verbunden, d.h. der Modulator benötigt sechs Referenzsignale. Die Referenzsignale basieren auf der Schaltzeitpunktermittlung nach der Raumvektormodulation. Damit der vorgeschlagene Modulator alle Vorteile der Raumvektormodulation wie bessere Spannungsausnutzung und geringerer Oberwellengehalt. Die Referenzsignale sind stückweise sinusförmige Wellenformen und somit leicht von einem digitalen Signalprozessor zu erzeugen. Außerdem benötigt der vorgeschlagene Modulator zwei Trägersignale verschoben um die Hälfte der Schaltperiode. Einer der Träger ist mit den PWM- Einheiten der oberen IGBTs verwandt. Das andere Trägersignal bezieht sich auf die PWM-Einheiten der unteren IGBTs. Die grundlegende Regelstruktur bestehend aus einer Kaskadenregelung von Spannung und Strom im Inselnetz wurde entwickelt und die Reglereinstellungen für einen stabilen Betrieb gefunden. Der ZSI konnte trotz Verlängerung der Projektbearbeitungszeit letzten Endes nicht im geregelten Betrieb mit Spannungs- und Stromregelung betrieben werden. Damit konnte auch die Richtigkeit der zeitdiskreten und Mittelwert-Modelle nicht nachgewiesen werden.

Publications

• Carrier-based PWM for Z-source inverters. In Proceedings of the 38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society (IECON), pages 5256–5261, Montreal, Canada, 2012
  Arturo A. Arias M. and Wilfried Hofmann
  (See online at https://doi.org/10.1109/IECON.2012.6388965)
• Energy optimal pulse pattern for Z-source inverter to increase the efficiency of electric drive systems in automotive applications, EPE'14-ECCE Europe, Lappeenranta, pp. 1-10, 2014
  S. Tenner, A. Brix, W. Hofmann
  (See online at https://doi.org/10.1109/EPE.2014.6910841)