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A Neutral Point Balancing and Voltage Error Compensation Approach for Fault-Tolerant 3-Level Inverters

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00007629
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-7629-4

Titelangaben

Häring, Johannes ; Hepp, Maximilian ; Wondrak, Wolfgang ; Bakran, Mark-M.:
A Neutral Point Balancing and Voltage Error Compensation Approach for Fault-Tolerant 3-Level Inverters.
In: IEEE Open Journal of Power Electronics. Bd. 5 (2024) . - S. 106-122.
ISSN 2644-1314
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1109/OJPEL.2023.3347036

Volltext

[thumbnail of A_Neutral_Point_Balancing_and_Voltage_Error_Compensation_Approach_for_Fault-Tolerant_3-Level_Inverters.pdf]
Format: PDF
Name: A_Neutral_Point_Balancing_and_Voltage_Error_Compensation_Approach_for_Fault-Tolerant_3-Level_Inverters.pdf
Version: Veröffentlichte Version
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Abstract

Neutral point clamped inverters, such as NPC, ANPC, or T-Type inverters, have emerged as competitive solutions for specific automotive traction applications due to the increase in DC-link voltage levels up to 800V. Besides improved harmonic performance, certain 3-level inverter structures can provide a reconfigured failure mode operation in case of a semiconductor failure by applying a permanent neutral point connection in the faulty phase leg. This feature is a vital factor in the design of traction inverters, particularly in the context of fault-tolerant autonomous vehicles. During failure mode operation, none of the neutral point balancing techniques found in current literature are practical. Addressing this issue is crucial since the neutral point stress is high in this mode of operation. Therefore, this paper investigates the impact of stationary and dynamic neutral point voltage deviations on the motor flux in electric machines and offers a compensatory strategy for these errors. Furthermore, a new neutral point controlmethod is presented that balances stationary neutral point voltage deviations by using a phase angle dependent voltage shift in the α/β-plane. All proposed strategies are first discussed theoretically and then verified by simulation and measurements on an 800V IPMSM machine test bench.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Keywords: Error compensation; fault tolerance; multilevel inverters; space vector pulse width modulation; voltage control
Themengebiete aus DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Mechatronik > Lehrstuhl Mechatronik - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Mark-M. Bakran
Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien
Profilfelder > Emerging Fields > Energieforschung und Energietechnologie
Forschungseinrichtungen > Forschungsstellen > Zentrum für Energietechnik - ZET
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Mechatronik
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Profilfelder > Emerging Fields
Forschungseinrichtungen
Forschungseinrichtungen > Forschungsstellen
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-7629-4
Eingestellt am: 25 Mrz 2024 09:34
Letzte Änderung: 25 Mrz 2024 09:34
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/7629

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