Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   4 Decem be r   2020 , p p.   1759 ~ 1766   IS S N:  20 88 - 8694 DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 4 . pp 1 759 - 1766           1759       Journ al h om e page http: // ij pe ds .i aescore.c om   Improve d dead - ti me elimi nation m ethod fo r three - phase  powe inverters       Ra e f Ab oelsa ud 1 ,   Ah me d I brah im 2 ,   Alex an der   G.   G ar ganeev 3  ,   I van  V .  A le ks andr ov 4   1,2   Depa rt me n t   o Elec tr ical  Pow er  and   Mac h ine s   Engi n ee ring ,   Zagaz ig   Univer sity ,   Egyp t   1,2,3   Depa rt me n t   of  Elec tr ical Eng ine er ing, Nat ion al   R ese ar ch  To m sk Polyte chn ic   Univer sity, Russ ia     4 Novos ibi rsk state tec hn ical  un iv ersit y,   Novos ibi r sk,  Russ ia n       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Oct   7 , 2 01 8   Re vised  M a r   1 ,  201 9   Accepte M a y   10 , 20 20       In  real  inv erters'  oper a ti ons,   it  is   essential  to  insert   d el ay   t im e   i the  pulses   provide d   to   th e   inv ert e sw itch es  to   pro te c t   th DC   l ink  agai nst  th e   short  ci rcu it s.   From  t his  situation,  th de ad  ti m ph e nome non  is  in tr oduce that   ca uses  undesirable   per for ma n c and  distor ti o of  the   outp ut  signal.   Previously,  rese arc her s   hav pro posed  var ious  sc hem es   for  com p ensa ti ng   o r   el iminating   de a d - ti me.   In   th is  pape r,  a   new   d ea d - t im e   el i mi n at ion   (DTE sche me  is   propo sed  with   a   guar ant e al gori thm  to  e li m inate   dead - ti me  and   over come  the  i ss ues  produc ed   at  the  z ero - cur ren ts - cro ss ing  p oint   ( ZCC).   Thi m et hod  do es  not  r equi r a ddit ional  h ard wa re  or  f il t ers  to   d et er mi ne   th e   p ola rit y   of   the  o utput  cur r ent ,   an i ts  prin ci p le  is   ver y   si mpl e   to  i mpl ement .   The  develope d   DTE  m et hod   co mpl etely   re moves   the  de ad - time   i ss ues  on  the   ma gnit ud and  phase   of   the  out put  voltage ,   and   avoi d   th probl em which   ca n   be   induc ed   aro und  the  ZCC.   The   r esult s   co nfirm  the  eff e ct i vene ss   an d   safe ty  of   th is m e thod.   Ke yw or d s :   Dead - ti me eli minati on    Inver te rs    PI D - re gula tor   PWM   Transi stor swit ch     This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in Aut h or :   Ra ef Ab oelsau d   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  Pow er a nd M ac hine s Enginee rin g,    Zagazig  Unive rsity, Eg ypt     Emai l:  r sah me d@ e ng.z u. e du. eg       1.   INTROD U CTION     The  s witc hing  dev ic es  of  the  i nv e rters  su c a IG BT   an MOSFE are  not   ideal   switc hes the ha ve   finite   tur n - O N/tur n - OF ti me wh ic ma pro vid s hoot - th rou gh   on   t he  D li nk   [ 1] To  ov e rc om this  issue ,   the  dea dtime  is   introd uced,  w hich  as sures  th at   the  switc hes   of   one  le are  no cl os ed   at   the  same   ti me.  Dead - ti me  is  reali ze by  delayi ng  the  risi ng  e dg e   of  t he  pulse pro vid e t th switc he [2] .   Dea d - ti me   cre at es  a   nonlinea c onve rter  c har act e risti that  ca us e distor ti on   of  the  outp ut  vo lt age   [3] i.e .,  it   gen e rates  low - order  ha rm on i cs  in  the  outp ut  volt age  of   the  in ver te r wh ic le ads   to  a dd it io nal  losses  w hich  i ncr ease   sign ific a ntly  w it increasi ng  s witc hing  fr e quency  [ 4] .   Var i ou s   m et ho ds  ha ve   bee pro po se to   el imi nate  the   de ad  ti me   or  to   com pensat e   for  it s   ef fects.  These   meth ods   can   be  cat e gorized   as  fo ll ow s:  a)   meth ods  base on  a ver a ge  volt age  c ompe ns at io n,  b)   pulse - base c ompen sat ion   meth ods,  c)   meth ods   base on  ha r monic  co mp e ns at io n,   d)  D ead  ti me  el im inati on     (D T E) met hods.   In   t he  c ompen sat ion   ba se on  a ver a ge  vo lt age,  t he  er r or   vo lt age   bet wee the  act ual  ou tpu vo lt age   and   i deal  outp ut  volt age,  du to  the  Dea d - Time is  ave ra ged   a nd  ad de or   s ubtract ed   from  the  refe ren ce  vo lt age   acc ord ing   t t he  c urr ent  pola rity   [5 - 8] These   met hods  co mp e nsa te   the  ma gnit ud e   er ror  of  outp ut  vo lt age  but t he  correcti on  of phase e rror i not consi der e [9] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   4 D ecembe r   2020   :   1759     1766   1760   Pu lse - base m et hods  co mp e nsa te   the   vo lt ag er r or  intr oduc ed   by   dea ti me  for   each   pu lse   [ 10,   11 ] .   In   t hese  met hods t he  vo lt age   error  is  detect ed  a nd   t hen  co rr ect ed   in  th ne xt  pulse T hi s   delay  i the  volt ag e   correct ion i s c on si der e a s th e main  draw ba ck of  these  met hods   [ 12] .   In  the  meth ods  base on  com pensat ing  the  ha rm onic s   induce fro the  dea d - ti me  inse rtio n,   add it io nal  co nt ro lo ops  are  e mp lo ye in  th inv e rter  co nt ro s ys te to  f il te these  harmo nics  [ 13 - 15] T he   dead - ti me  pro duce  e ve harm on ic s   an main ly  the   sixt ord er  harmo nics  i t he  s ynch r onou s   ref e ren ce   f rame.   The  sixth   or de harmo nic  is   s uppresse us i ng  a inte gr al   con t ro ll er   in   [ 16]   a nd  a   co m pensat or  based  ne ur al   netw orks  i [17] T he  rep et it ive  c on t ro has   been  use an embe dd e wit the   pr opor ti onal   res onant   c on t ro sy ste m i [18]   and  [ 14] ,  and  use d wit h PI  c ontr oller in  [ 15]   to miti gate the   dead - ti me  harmo nics.    All  the   dea d - ti me  c ompen sat ion  meth ods   a re  us e t c ompe ns at t he  def ect s   pr oduc ed  from   the   dead - ti me  in se rtion.  T hey  don't  gi ve  ide al   s olu ti ons  beca use   the  dea ti m eff ect s   va r with  ma ny  factor s   li ke  the  ci rc uit  des ign ,   de vice  c ha racteri sti cs,  l oad  co ndit ion  [19 ] More ov er,  th ere  is  no  on e   co mp e nsa ti on   method  ca c ompe ns at al the  dea ti me  e ff ect to gethe r,  su c as  the  e r ror  in  ma gnit ude  an ph a se,  and   t he  delayin e ffec t an d har monics .   The   w or in   [ 20,  21]   pro po s es  a   D TE   te ch nique  t av oid  the   s hort  ci rc u it   on   the   DC   li nk  of  t he  inv e rter   with out  i ns erti ng   de ad - ti me.   T his   te chn i qu e   is   e xe cuted   by  disa bling  t he  PWM   sig nal  pro vid ed   t on e   switc of  t he  in ve rter  le acco rd i ng  to  a ntiparall el   di ode  co nductio of  the  othe s wi tc in  t he  sa m le g.  To  detect   the  c onduct ion  of  diodes,   hard war e   detect io ci rcu it   is  i ntr oduce d,   res ulti ng  in  a ddit iona cost,   low  reli abili ty,   an no ise   im munit y.   This   method  has   high  dep e nden ce  on  the   c urr ent  pola rity   de te ct ion   because   the   w ron detect io le ads  to   seri ous  distor ti on.   M ore ov e r,   t his   meth od  is  no reli able  ar ound  the   zero - cr os si ng  po i nt  of  i nv e rter  c urre nt  wh ic ma c on ta in   hi gh  ri pp le ,   this  will   be  detai le in  t he    nex sect ion s .   In  [ 19] , t he  D T E is p e rformed  b y disa blin the in ver te s witc hes  acco r ding to  t he po la rit y of  t he  duty   cycle  pr ov i ded  by  the  c urre nt   regulat or  with ou requiri ng  a dd it io nal  detec ti on   hardware  ci rcu it s.  Aro und  the   zero - cr os si ng   po i nt  of  the  i nverter   cu rr e nt,  transiti on  f r om  the  DTE  sc he me  to  t he  co nventio nal  P W M   with   dead - ti me  c ompen sat ion   is  a pp li ed T he  propo rtion al   resonan c ontrol  is   us e to  c omp ensate  the  dea d - ti m e   harmo nics  i t his  sit uatio n.  T his  is  a   mi xed - method   that  do es n't  giv e   f ull  el imi nation  of  dead  ti me  beca us i 50%  of   t he  s wi tc hin per io t he  c onve ntio na PWM  is   ap plied.  More over this  meth od  hig hl depen ds   on  the   typ of c on tr ol  te chn iq ue.   The   w ork   in   [22]   us es   the   inv e rter  c urre nt  f eed bac k,  instea of  dut c ycle  e sti mati on   [ 19]    or  hard war e   dete ct ion   ci rc uit  [ 20] th rou gh  double   sec ond - order   ge ne rali zed  i ntegr at or  locke lo op  ( D SOGI - FLL)   to   mit iga te   noise   a nd minimiz th c urr ent d ist or ti on   a rou nd  the   zer o - cro ssi ng mome nt.  This   gi ves   e rror   betwee the  filt ered   feedbac sign al   a nd  the   act ual  value   of  cu rr e nt.  Mor eov e r,   t his  met hod  require a   d el ay   com pensat ion f or the  filt ered   s ign al .   To  a vo i al the  D TE  issue s this  pa per   of fer sim ple  DTE  sc heme  with  act ual  in ver te c urre nt  feedbac thr ou gh   regular  c urre nt  sens or   wi thout  an preci se  add it io nal  ha rdwar detect ion   ci rc uit  or   filt ers.  ne w   guara nt ee  sc heme   is  pro posed   to   pr e ven t   the   ove rlap  betwee the   le s witc hes   w hich   can   be   pr oduce arou nd  the   zer o - c rossin of  t he  i nv e rter   cu r ren t.   T he  de ve lop e DTE   me thod  is   saf e,  ef fecti ve  a nd  do es  not   dep e nd  on  t he  method  of   c on trol  or  m odula ti on T h is  met hod  is  em ploy ed  f or  th ree - ph a se  volt age  so urce   inv e rter  (VSI ) c on t ro ll ed  by P ID - co ntr oller  with P W M .         2.   DEA D - TI ME  EFFE CT   The  to polo gy   of   th ree - phase  auto nomous  V SI   with  LC - filt er  is  show in  Figure  [ 23] The  ty pical   con t ro l sc heme  w it h dea d - ti m e insertio n for  on e  leg i nv e rte is  dep ic te d i n Fi gure  2.  Dea d - ti me is e xec ut ed  by   app l ying  del ay  ti me  i the   rising  ed ge  f or  eve ry  P WM  pulse s.  The   dela ti me  is  a bout   2 - µs  acc ordi ng  to   the  switc cha racteri sti cs.  Fi gure  s hows  al so   the  c urre nt  flo directi on   t hro ugh  th anti - pa rall el   diode s   durin the d ea d - ti me, wher t he  cu rr e nt  pola rity  is  de fine as  posit ive  if  the  cu rr e nt  fl ows  from  the  i nve rter  to  the  loa ds an vice  ver sa The  volt age  dro ps   of  s witc hing  dev ic es   and  f reewheel ing   diodes pa rasit ic  capaci ta nces a r e b e yond the  s cop e  of t his p a per an d n ot c onside red.   The   switc hing   sig nals   ( S a ,   S’ a befor e   a nd  after   the   dea d - ti me  inse rtion  ( T d ),  a nd  t he   e ff ect   of  t he  dead  ti me  on  t he  in ve rter  ou t pu volt ages  a r dem onstrat e in   Fig ure  3.   The  t urn - on  ( T on an t urn - off  ( T off delay  ti mes  of  the in ver te s w it ch es are  not s how n bu t a re c on si der e i th is analysis .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Impr oved de ad - ti me  el imin ation met hod  f or  t hr ee - phase   powe r inverters   ( Raef A bo el s au d )   1761       Figure  1. Th re e - phase a uton omo us   VSI  with  LC - filt er           Figure  2. Ty pi cal  co nt ro l s ch eme with  the  intr oductio n of   the d ea ti me  inser ti on  f or   on e inv e rter le g           Figure  3. S witc hing si gn al s a nd the  corre spo nd i ng outp ut  volt age  of one l eg of  the i nv e rt er, bef ore a nd  after  insertin dea ti me,  with   re sp ect   to  the  outpu t c urre nt of t he po la rity in ve rter.       It  can   be   ob se r ved  that  t he  i nverter   ou t pu volt age  ( e an de pends   on  t he  pola rity  of  the   outp ut  c urren ( i a ).   Co mp a rin with  t he  idea case,  w hen   t he   ou t pu c urrent   is  po sit ive,  t he   inv e rter  out put  volt age  is  re du ce (volta ge   loss ),  an w he i a   is  ne gative,   th in ver te r   ou t pu t   volt age   is   inc reased   (vo lt age  gai n).   Figure   3   ind ic at es  the   c onduct ions   of  the  tra ns ist ors  ( Qa  a nd  Q’ a a nd  their   anti - pa rall el   diodes  ( Da  a nd  D’ a ).   It   can   be   ob s er ved  th at   durin the   dae d - ti me   the   diodes   are   c ondu ct ing  an al lo t he   outp ut  c urren t   to   fl ow.   At   the   neg at ive   pola rity  of  the   ou tp ut   cu rr e nt  i a ,   th di ode  D’ a   is   cond ucted   a nd  pr ov i des   po sit ive  outp ut   volt age   e an At  the  posi ti ve  po la rity  of   the  outp ut  current  i a the  di ode  Da  is  c ondu ct ed  an pro vi des  ne gative  ou t pu vo lt age   e an . In   on e  sw it c hing  per i od  T sw , t he a ver a ge v oltag e erro ca n be  expresse as   [ 14] :     ,        0 ,       0 d on off dc a sw d on off dc a sw T T T Vi T e T T T Vi T +  = +−      (1)     and ass um in T on   T off  yields ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   4 D ecembe r   2020   :   1759     1766   1762   d dc sw T eV T =       ( 2)     W he re  T sw   is  th switc hing  pe rio an V dc   is  the  instanta neous  DC   volt age.   From  (2),   to   de crease  the   vo lt age   er ror  pro vid e by  the   dead - ti me,  ei th er  decr ease   the   dea d - ti me  T d   or   i ncr ea se  the   switc hing  per i od  T sw   (i.e.  decr ease  t he  switc hing   f reque ncy).  T he   inv e rter  wit lowe switc hi ng   fr e quenc r equ i res  la r ge LC - fil te for  filt ering   t he  switc hi ng   fr e quenc ha rm on ic s O the  ot her   hand,   with  shorte dead   ti me  per i od,  the   conve rter le gs   hav e  r is ks   of s hort - ci rc uiti ng.       3.   THE   PROPOSE D   DTE   ME THOD   Fr om  Fi gure  3,  after  dead - ti m insertio n,   it   c an  be   cl early  obser ve that  w hen   t he  c urren t   is  posit ive,  the  out pu volt age  fo ll ows   th sh a pe  of  the   switc hi ng  sig nal  S a Wh e the  c urren is   neg at ive t he  ou t pu t   vo lt age   fo ll ows  the   i nv e rsion   of   the   s witc hi ng   si gn al   S' a .   This   is  due  t the   fact   that  du rin t he   dea d - t ime  the   two  switc he a re  op e n,  the   outpu c urre nt  i a   i ne gative  pola rity  flo t hrough  Da,  gi ving  ou t pu t   volt age   V dc /2 ,   and  when   i a   is   in  t he  posit ive  directi on,   the   di od e   D'a   is   c onnected   a nd  pro v ides   ou t pu t   volt age   - V dc /2.   I can   be  co nclu de that  wh e the   current  is  po sit ive  or   neg at ive,  the  ou t put  vo lt age  f ollo ws  only  one  of   the   switc hing  sig na ls,  and   si nce   this  sign al   in cl ud es  dead  ti me,  this  affe ct the  ou t put  vo lt age.  Fro this   ph e nome non,  the  pr i nciple  of  the meth ods  of eli minati on of  dead ti me is int rod uced.           Figure  4. The  s cheme  of the  prop os ed  DTE       Figure  5. The   pro po se d DTE   al gorithm       The   pro pose DTE   sc heme   f or  on e   ph a se  ( i.e.  phase  a )   is   s how i Fig ur e   4.  D uri ng  the  posit ive   po la rity  of  ou t pu c urre nt  ia the  switc hi ng  s ign al   S'a  is  dis abled  (i.e.  t he  switc Q'a  is  pe rma nen tl op ened),   wh e reas   no  ch ang i ng  is  a ppli ed  t t he  oth e r   swit chi ng  si gnal A nd  vice   ver sa   durin t he   ne gative   pol arit of   the  ou t put  c urren t.   T his  al gorithm   is  e xec ut ed  e very   sam pling  per i od  T s.  T he   propose DTE   al gorithm   i s   sh ow in  Fig ure  5.  I this  ca se,  the  ti me  int erv al   betwee the  two  switc he is  very  lo ng   and   is  a bout  25%  of   the  switc hi ng  per i od,  with ou any   disto rtio in  the  outp ut  vo lt age T her e fore,  t her is  no  need   t in ser dead - ti me, as  s how n i Fi gure  6.           Figure  6. S witc hing si gn al s a nd the  corre spo nd i ng outp ut  volt age  of leg a   with the   pr opose d DTE  meth od     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Impr oved de ad - ti me  el imin ation met hod  f or  t hr ee - phase   powe r inverters   ( Raef A bo el s au d )   1763   4.   THE   POTE N TIAL   LIMIT ATIO NS   OF   THE   DTE   AND   ITS   PRO P OSED   S OLU TIONS   As  t he  ou t put  inv e rter  c urre nt   is  not  pure  s inu s oid al   a nd  con ta in rip ples  in  hi gh  f requen ci es   an amplit udes,   th ere  a re  man os ci ll at ion i the  c urren t   pol arit a rou nd  t he  ze r o - c ro s sing  po i nt  as   s how in  Figure  7.   T his   may  le a to  l os of   s witc hi ng   sig nals  in  s om inte rv al and   sto the  di sabling   al gori thm  in  oth e inte rv al s.   Tha nks  t th fr ee wh eel in di od es the   ou t put  volt age   is  not  dist or te as   rev eal e in   Fi g ur e   7.  Howe ver,  in  th is  sit uation,   t he   ti me  interval   betwee the  t wo   switc hes  m ay  be   ve ry   sm al and   lo wer  than  t he   dead - ti me  t oler ance  a nd  res ulti ng  in   s hort  c ircuit   in   the   in ver te r   le g.  This   pa per  offer s   a   gu a ra ntee  al go rithm   to  a vo i t his  pro blem.   This   al gorith pro po s es  t wo  f ee dforwa rd  decoup li ng   lo ops  with  off - dela bl ocks   betwee t he   two  s witc hing   s ign al s,   as   s hown  in   Fi gure   8. The   op e lo op  t ran s fer  func ti on   of  t he  APS  m odel   with the  curre nt  co nt ro l l oop  c an be  wr it te a s:           Figure  7. The  issues  a r ound t he  ze ro - cu rr e nt - cr os sin g p oin t           Figure  8. The   pro po se d g uar a ntee al gorith m         (a)       (b)     Figure  9. The   e ff ect   of the  gua ran te e al gorith m whe n (a)  t int > 5  µs  a nd (b)  t int   <5  µs   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   4 D ecembe r   2020   :   1759     1766   1764   As  t he  ou t put  inv e rter  c urre nt   is  not  pure  s inu s oid al   a nd  con ta in rip ples  in  hi gh  f requen ci es   an amplit udes,   th ere  a re  man os ci ll at ion i the  c urren t   pol arit a rou nd  t he  ze r o - c ro s sing  po i nt  as   s how in  Figure  7.   T his   may  le a to  l os of   s witc hi ng   sig nals  in  s om inte rv al and   sto the  di sabling   al gori thm  in  o the inte rv al s.   Tha nks  t th fr ee wh eel in di od es the   ou t put  volt age   is  not  dist or te as   rev eal e in   Fi gure   7.  Howe ver,  in  th is  sit uation,   t he   ti me  interval   betwee the  t wo   switc hes  m ay  be   ve ry   sm al and   lo wer  than  t he   dead - ti me  t oler ance  a nd  res ulti ng  in   s hort  c ircuit   in   the   in ver te r   le g.  This   pa per  offer s   a   gu a ra ntee  al go rithm   to  a vo i t his  pro blem.   This   al gorith pro po s es  t wo  f ee dforwa rd  decoup li ng   lo ops  with  off - dela bl ocks   betwee the  tw s witc hing si gnal s,  as  s how n i Fig ure  8.   The   pr opos e gu a ra n te al gorithm   disa bles   the  s witc hing   sign al   pr ov i de to   one   s witc w he the  oth e s witc of   the   same   le is  tu rn e on   an t his d isa blem ent  is  c onti nue for   µs   after   the   fall in e nd   of  t he   oth e s witc hing  si gn al .   T he  eff ect   of  this   gu a ra ntee  al go rithm  a pp ear on l w hen  the   ti me  inter val   ( t int betwee t wo  s witc hing  si gn a ls  is  le ss  tha μs ,   as  s how in   Fi gure  9.  Figure  10  s ho ws  t he  ty pical   blo c diag ram  of  the   pro posed   sc he me  of  t he  DTE   f or   one  le of   the  in ver te r.   T he  pro po se guara ntee  al go rithm  i s   plac ed   betwee t he   switc ga te an the   pro po s ed   DTE   bloc k.  T he   P WM  is  util iz ed   to   prov i de   the   s witc hing   sign al f or   t he  pro po se DTE   blo c k.  T he  P I c on t ro te c hniq ue  is  us e t regulat the  l oad  volt age  [ 24,  25] As  s how i Fi gure  10, t he pr opos e d   DTE  has n i nf lue nce  on th e  contr ol  sy ste m a nd P W M   [ 26] .           Figure  10. T op ologica l co ntr ol  sch eme  w it h t he pr opos e d D TE meth od  for on e  in ver te r  le g       5.   SIMULATI O N   RES ULTS   The  pro posed   DTE  is   te ste on  th ree - pha se  VSI  with  L filt er  co nnec te to  (a)  resist ive  loa ds   (b)  and   i nductive  loads M at hem at ic al   and   sim ulati on   m odel ing   was  ca rr ie out  in  M A T LAB  SIM U LINK  env i ronme nts. The  par a mete r s u se i the  s i mu la ti on is s hown in T able  1.         Table  1.   Sy ste m p a ramete rs   Para m eters   Valu es   DC in p u t vo ltag e o th e inv erte r   V dc   6 4 0  V   Sam p lin g  tim e   T s   2 0  µs   Switch in g  f requ en cy   f s   5 0 0 0 Hz   DC - lin k  capacitan ce   C dc   1 0 0 0  µF   LC f ilte   L =  2 .5 m H C=   8 0  µF   Res istiv e load s   R a   = R b   R c   1 5  Ω   Ind u ctiv e load s   R a   = R b   R c   1 5  Ω   L a   = L b   = L с   = 10  mH       In  the   resist ive   loa d's   case,   th s witc hing  sig nals,   the   c orres pondin l oa volt age   of   the   phase   a nd   the D li nk v ol ta ge  are   s how i Fig ure 1 1   ( a )   a nd 1 1   ( b )   with   the   dea d - ti me  in flue nce  an d wit the  p r opos e DTE,  re sp ect i vely.  With  t he   dea d - ti me   insertio n,  the   load   volt age   is  disto rted,  t he  t otal  ha rm on ic   distor ti on (%T HD)  is  2.8%,  wh il this  dist or ti on  is  gr eat l re duced   wit the   el imi nation  of  the   dea ti me,  %TH D=  0.53%.   The   same   te st   is  pe rfo rme i the  case  of  i nductive  loa ds,  where  the  pe rformance  si gnal without  and   with  the  D TE  are  s how in  Fig ur 12   ( a )   an 12   ( b ) r especti vely T he  pr opos e de ad - ti me  el imi nation  reduces  the  % THD   of  the  lo ad  volt age  f r om  3.7 7%  to  0. 5%.   In   a dd it io n,   the  pro po se DT re du ce the   vo lt age  r i pp le  i the  D C  li nk, whic le ad s to   a d ec rease i t he req uire siz e of the  D C l in ca pacit or.   Fr om  the  e nlar ged   ima ge  i F igure  11   ( b )   an 12 ( b )   it   can  be  see that  th ti me  in te rv al   betwee the   two  s witc hing   sign al the  zero - cu rr e nt - c r os sin is  m or e   than  μs.  T his  co nf ir ms  t he  ef fecti ven e ss  an Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Impr oved de ad - ti me  el imin ation met hod  f or  t hr ee - phase   powe r inverters   ( Raef A bo el s au d )   1765   safety   of  the   pro posed   DTE Fr om   the   re su l ts,  it   ca be   ob serv e that   the   ri pp le s   of  the   DC - li nk   volt ag are   highly  re du ce d wit t he   pro posed DTE , r e su l ti ng  in  r e duci ng the  size  of  t he  capacit or  require d.         (a)   (b)     Figure   11. L oa d vo lt age  of  ph ase a, t he  c orre sp on ding s witc hing si gn al s,  a nd volt ages  in  t he DC l in k of  t he  VS I  w it h re sist ive loa ds   (a) w it ho ut t he pr op os e D TE,  (b)  with the  pr opose d DTE         (a)   (b)     Figure   12 .   Loa d   voltage   of  ph ase   a, t h e corre spon ding  sw it c h ing  s igna ls,   and   volta ges  in the   DC l in of  th VS wit induc ti v e loa ds ( a)  withou th pr oposed  DTE ,   (b)   with the   proposed  DTE .       6.   CONCL US I O N   This  pa per  pr opos es   simp le   dea d - ti me  e li minati on   sch eme  without  a ny  a dd it io nal  hard war e   or   filt ers  for  t he   detect ion  of  th outp ut   cu rr e nt  po la rity.   A   new  gu a ra ntee  al gorith is   pro posed   to   s ol ve  t he   pro blems  w hich  may   be  i nduc ed  from   the   outp ut  c urren t   ri pp le s T his  me thod  is   ap plied   f or  th ree - phas V SI  with  LC - filt er.   the  met hod  hi gh l re duce t he  loa volt ag disto rtion.  T his  met hod  is  eff ect ive safe ,   can  be  easi ly impleme nted, an i ndep end e nt  of the c on t ro or m odul at ion  tech niqu e.       REFERE NCE S   [1]   J. - W.  Lim,   H.   Bu,   and  Y.   Cho ,   “Nove l   Dea d - Ti me  Comp ensa ti on  Str at egy   for   Wi d Cu rre nt   Range   in  a   Three - Phase  Inve rt er” ,   El e ct ronics ,   vol .   8,   no.   1,   p.   92,   2 019.   [2]   M.  H.  Ant che v   and  H.   M.  Ant c hev,   “De ad   t im e   infl u ence  on   op era t ing  mod es  o tra nsistor   reso nant   inve rt er  wi t h   pulse  fre qu enc modul ation  (PF M)” ,   Int ernati on al  Journal  of   Po wer  El e ct ronics  and  Dr iv Syst e (IJ PE DS) ,   vol .   10,   no .   4 ,   p p 18 15 - 1822 ,   2019 .   [3]   A.  Kha li gh,   J .   R.   Wells,   P.   L.  C hapm an ,   and   P.   T.  Krein ,   “De ad - ti me  d istort ion   in  g ene r al i ze d   s el e ct iv e   har mon i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele Dr i   S ys t ,   V ol 1 1 , N o.   4 D ecembe r   2020   :   1759     1766   1766   cont rol ,   IEEE  T rans .   Powe El e ct ron. ,   vol .   23 ,   n o.   3 ,   pp .   1511 1 517,   2008 .   [4]   M.  A.   Herr án,  J.   R.   Fis che r ,   S.   A.   Gonzá l ez ,   M.   G.   Jud ewic z ,   and   D.   O.  Carr ica,  “A dapt iv d ea d - time  com pensa ti on   fo grid - connect ed   PWM  inv erters  of   single - st age  PV   sys te ms,”  IE EE   Tr ans.   Power   El e ct ron. vol.   28,   no .   6 ,   pp .   28 16 2825,   2013 .   [5]   Z.   Zha ng   and   L.  Xu,  “De ad - t ime   com p ensa ti on   o inve r te rs  consi der ing  snubber   a nd  par asi ti c   c ap ac i ta nc e,”  I EE E   Tr ans.  Powe r E l ec tron. ,   vo l. 29,  no.   6 ,   pp .   3179 3187,   2014 .   [6]   D.  F.  Wa ng ,   B.   W.   Yang ,   C.   Zh u,   C.   W .   Zh ou ,   a nd  J.  Qi,   “A  Fee dbac k - Typ Pha se  Volta ge  Co m pensa ti on  Str at e gy   Based  on  Phase   Curre nt  R ec onst ruc ti on   for  ACI Drive s,”   IEEE  Tr ans.  Powe El e ct ron. ,   vol .   2 9,   no.   9,   pp.   503 1 5043,   2014 .   [7]   T.   Mann en  and   H.  Fujit a,   “De ad - ti m co mpe n sati on  m et hod  b ase on  cur r ent  rippl e   estimati on, ”  I EE Tr an s.  Powe r E le c tron. ,   vol. 30, no. 7, p p.   4016 4024 ,   2 015.   [8]   A.  Le wick i,   “De ad - ti m eff ect  c ompe nsati on  b as ed  on  additional   phase   cur ren me asure me nts , ”  IEE Tr ans.  Ind .   El e ct ron. ,   vol .   6 2,   no .   7 ,   pp .   407 8 4085,   2015 .   [9]   D.  B.   R .   W ee r a koon,   B.   L.  L.  Sandar uwan ,   R.   T.   T.   De   Silva,  S.  G.  Abeyratne ,   and  D .   B.   Rat h naya ke ,   “A  nov e l   dea d - t im com p ensa ti on  sch em e   for  PWM  VS I   drive s,”   2016   IEE In t.   Conf .   Inf.   Au tom.   Su stain.   Int erope r.   Sustain.   Smar S yst.   N ext  Gen er.   ICIAf 2016 ,   20 17.   [10]   D.  L eggate   and   R.   Kerk ma n ,   “Pulse - base d   de ad - ti me  com pensa t or  for   pwm  vo ltage   inve r te rs,   I EE E   Tr ans.  Ind .   El e ct ron. ,   vol .   4 4,   no .   2 ,   pp .   191 197,   1997 .   [11]   Jong - Li ck  L in,   “A  new  appr oa c of  dea d - ti m com pensa ti on  fo PWM  volt age  inve rt ers, ”  I EE E   Tr ans.  Circui ts  Syst.   I   Fundam .   Theory  Appl. ,   vo l.   49 ,   no .   4 ,   pp .   4 76 483,   2002 .   [12]   D.  B.   Ra thna y ak e,  S.  M .   H .   K.   S am ar asinghe,  C .   I.  Med age dar a,  and  S.   G.   Abeyr at ne ,   “An  enha n ce d   pulse - bas ed  dea d - t im e   co mp ensa ti on   techniq ue  for   PWM - VSI  drive s , ”  9 th  In t .   Conf .   Ind .   In f.  Syst.   ICIIS   2014 ,   vol. 2, 2015.   [13]   I.   Dolgun tseva,  R.   Krishna ,   D .   E.  Soman,  and   M.  L ei jon ,   “Con tour - base d   dea d - ti me  h arm oni a nal ysis  in   a   thr e e - le ve neu tral - poi nt - clampe d   inv er te r,”  I EE E   Tr ans.  Ind .   E lectron. ,   vol.   62 ,   no .   1 ,   pp .   203 210 ,   2015 .   [14]   Y.  Yang ,   K .   Zh ou,   H.   Wa ng ,   an F.   Blaabj erg ,   “Ana lysis  and  Miti gation  o D ea d - T im e   Har m onic in   the  Sin gle - Phase  Full - Brid ge  PWM  Conv e rte wi th  R epe t itive  Con trol l ers,   IEEE  Tr ans.  In d.   App l. ,   vo l.  54,   no.   5,   pp.   5343 5354,   2018 .   [15]   Z.  T ang   and   B .   Akin ,   “Suppre s sion  of   De ad - Time   Distorti on   T hrough  Rev ised   Rep et i ti v Con trol ler  in  PM S M   Drive s,”   Conf. Pr oc.   -   IEEE Appl .   Pow er  E le c tron.  Conf .   Ex po .   -   A PE C ,   vol .   32 ,   no .   3 ,   pp .   2730 27 37,   2017 .   [16]   S.  H.  Hw ang  a nd  J.  M.   Kim,  “De ad  ti m co mpe nsati on   m ethod  for  vol ta g e - fed   PWM  inv er te r,”  I EE E   Tr ans.   Ene rgy  Con ve rs . ,   vol .   25 ,   no .   1 ,   p p.   1 10 ,   2010 .   [17]   T.   Qiu ,   X.   W en,  and  F.   Zh ao,  Adapti ve - li ne ar - neur on - base d e ad - ti m eff e ct com pensa ti on  sc hem e   for  PM SM   drive s,”   IE EE Tr ans.  Powe r   Ele ctr on. ,   vol .   31 ,   no .   3,   pp.   2530 253 8,   2016 .   [18]   Y.  Yang,   K.  Zh ou,   and  H.  Wang,  “Ha r moni cs   Miti gation  of  Dea Time  Eff e ct in  PWM  Co nver te rs  Us ing  Repe titiv Contr oll er ,   2015  I EEE  App l. P ower  E le c tron.  Conf .   E xpo. ,   pp.   1479 1 486,   2015 .   [19]   Y.  Wang,  Q .   Ga o,   and   X.   Cai,  Mixed  PWM  for   dea d - ti m el i minati on   and  com p ensa ti on   in  gr i d - ti ed   inve r te r ,   IEE E   Tr ans.  Ind .   E lectron. ,   vol .   58,   no .   10 ,   pp .   4 797 4803,   2011 .   [20]   Li hua   Chen   and   Fang   Zh eng   Pe ng,   “De ad - Ti m e   E li m ina t ion   for   Volt age  Sourc e   Inve r te rs,   I E E Tr ans.   Powe r   El e ct ron. ,   vol .   2 3,   no .   2 ,   pp .   574 580,   2008 .   [21]   Y.  K.   Li n   and   Y.  S.  La i ,   “De a d - ti me   elimi n at i on  me thod  and  cur ren po la ri ty  det e ct ion  ci rcu it  for  thre e - ph ase   PWM - cont rolled   inve r te r ,   2009  IEE E   Ene rg Co nve rs .   Congr.   E x po.   ECC 2009 ,   vo l.   56 ,   no .   6 ,   pp .   83 90 ,   2009 .   [22]   Q.  Yan,  R.   Zhao,  X.  Yu an,   W.  Ma,   and   J.  He ,   “A  DS OG I - FLL - Based  Dea d - Time  El imina ti on  PWM  for  Three - Phase  Pow er  Co nver te rs, ”  I EEE  Tr ans.  Powe r E l ec tron. ,   vo l. 34,  no.   3 ,   pp .   2805 2818,   2019 .   [23]   R.   Aboels aud,  A.  Ibra h im ,   and   A.  G.   Garg aneev,  “Re v ie of   thre e - ph ase   inverter con trol  for   unbalanc ed  load  com pensa ti on, ”  Int.   J. P ow er  Ele ct ron.  Dr ive  S yst . ,   vol. 10, no. 1,  pp.   242 255 ,   20 19.   [24]   R.   Aboe lsaud,  A .   Ibr ahi m ,   and   A .   G.   Garg aneev,  “Volt ag Con tro of   Autonomou Pow er  Supply   Sys te ms  Based  on  PID   Controll er  Under   Unbal anc ed   and   Nonl ine ar   Lo ad  Con dit ions, ”  2019   I nt.  Youth  Conf .   Radi Elec tron.   El e ct r.   Powe E ng. ,   pp.   1 6,   201 9.   [25]   P.  B.   Prasad,  M.   Padma  L al i tha ,   and  B.   Sarve sh,   “Fra ctional  Or de PID   Control l ed   Casca d ed  R e - bo ost  Seven  Le v el   Inve rte r   Fed   Ind uct ion   Motor   Sys te m   with   Enhance d   Response,   Int ernati onal   J ournal  of   Pow er  E le c tronic s   and   Dr iv Syst em  (I J PE DS) ,   vo l. 9, n o.   4 ,   p .   1784 - 17 91 ,   2018 .   [26]   S.  Pala nidoss  a nd  S.  V.T . ,   “E x per ime ntal  Veri fic a ti on  of  Three  phase   qu asi  Sw it che Boost  I nver te wi th  an   Improve d   PWM  Control,”   Int ernati onal   Journal   of  Pow er  El e ct r onic and   Dr iv e   Syste (I JP EDS ) ,   vo l.  10,   no .   3 ,   p p 1500 - 1509 ,   2019.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.