I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S )   V o l . 1 ,   N o . 2 ,   D e c e m b e r   2 0 1 1 ,   p p .   8 3 ~ 9 3   I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4             8 3       R e c e i v e d   O c t   1 2 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   N o v   8 th ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   N o v   1 3 th ,   2 0 1 1   I m p l e m e n t a t i o n   o f   S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   i n   S V P W M   S w i t c h e d   T h r e e   L e v e l   I n v e r t e r   F e d   I n d u c t i o n   M o t o r   U s i n g   D S P   C o n t r o l l e r       K . V i n o t h   K u m a r ,   S . S u r e s h   K u m a r ,   K i s h o r e   R e d d y   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n g i n e e r i n g   S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   S c i e n c e s , K a r u n y a   U n i v e r s i t y   Co i m b a t o r e     6 4 1   1 1 4 ,   T a m i l n a d u ,   I N D I A   e - m a i l :   k v i n o t h _ k u m a r 8 4 @ y a h o o . i n       A b s t r a c t       T h e   m a i n   o b j e c t i v e   o f   t h e   p a p e r   i s   t o   c o n t r o l   t h e   s p e e d   o f   a n   i n d u c t i o n   m a c h i n e   wi t h   s c a l a r   c o n t r o l   t e c h n i q u e .   T h e   s c a l a r   c o n t r o l   t e c h n i q u e   ( V / F )   i s   u s e d   b e c a u s e   o f   s i m p l i c i t y   o f   c o n t r o l   a l g o r i t h m   i m p l e m e n t a t i o n   a n d   t h e   r e s p o n s e   i s   b e t t e r   a n d   a c c u r a t e   wi t h   c l o s e d   l o o p   s l i p   c o m p e n s a t i o n .   A n   I G B T   b a s e d   t h r e e   l e v e l   d i o d e   c l a m p e d   i n v e r t e r   ( D CI )   t o p o l o g y   h a s   b e e n   u s e d   i n s t e a d   o f   c o n v e n t i o n a l   t w o   l e v e l   i n v e r t e r   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   t h e   h a r m o n i c   c o n t e n t   a n d   t o   i n c r e a s e   t h e   d e v i c e   c a p a b i l i t y   t o   h a n d l e   t h e   d o u b l e   t h e   v o l t a g e   o f   i t s   r a t i n g .       Ke y wo r d s :   M u l t i - l e v e l   i n v e r t e r ,   S V P W M ,   m o d u l a t i o n - i n d e x ,   i n d u c t i o n   m o t o r .       1 .   I n t r o d u c t i o n     M u l t i - l e v e l   d i o d e   c l a m p e d   v o l t a g e   f e d   i n v e r t e r s   a r e   r e c e n t l y   b e c o m i n g   v e r y   p o p u l a r   f o r   m u l t i - m e g a w a t t   p o w e r   a p p l i c a t i o n s   T h e   m a i n   o b j e c t i v e   o f   t h e   p r o j e c t   i s   t o   c o n t r o l   t h e   s p e e d   o f   a n   i n d u c t i o n   m a c h i n e   w i t h   s c a l a r   c o n t r o l   t e c h n i q u e .   T h e   s c a l a r   c o n t r o l   t e c h n i q u e   ( V / F )   i s   u s e d   b e c a u s e   o f   s i m p l i c i t y   o f   c o n t r o l   a l g o r i t h m   i m p l e m e n t a t i o n   a n d   t h e   r e s p o n s e   i s   b e t t e r   a n d   a c c u r a t e   w i t h   c l o s e d   l o o p   s l i p   c o m p e n s a t i o n .   A n   I G B T   b a s e d   t h r e e   l e v e l   d i o d e   c l a m p e d   i n v e r t e r   ( D C I )   t o p o l o g y   h a s   b e e n   u s e d   i n s t e a d   o f   c o n v e n t i o n a l   t w o   l e v e l   i n v e r t e r   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   t h e   h a r m o n i c   c o n t e n t   a n d   t o   i n c r e a s e   t h e   d e v i c e   c a p a b i l i t y   t o   h a n d l e   t h e   d o u b l e   t h e   v o l t a g e   o f   i t s   r a t i n g .   T h e   s w i t c h i n g   o f   t h e   I G B T   i s   d o n e   w i t h   s p a c e   v e c t o r   P W M   t e c h n i q u e   ( S V P W M )   i n s t e a d   o f   s i n e   P W M   t e c h n i q u e   ( S P W M )   i n   o r d e r   t o   i n c r e a s e   t h e   u t i l i z a t i o n   o f   D C   l i n k   v o l t a g e   b y   1 5 % .   T h e   D C   l i n k   v o l t a g e   i s   o b t a i n e d   f r o m   a   t w o   s i x   p u l s e   u n c o n t r o l l e d   d i o d e   b r i d g e   r e c t i f i e r   f e d   f o r m   a   t h r e e   w i n d i n g   t r a n s f o r m e r .   T h e   c o n t r o l   a l g o r i t h m   a n d   S V P W M   t e c h n i q u e   i s   i m p l e m e n t e d   i n   a   D S P   c o n t r o l l e r .   T h e   P W M   s i g n a l   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   D S P   c o n t r o l l e r   i s   o f   5 V   w h i c h   i s   p u l l e d   u p   t o   1 5 V   s i g n a l   a n d   f e d   t o   s e m i k r o n   g a t e   d r i v e r   ( p r o t e c t s   I G B T )   w h i c h   i n   t u r n s   g e n e r a t e s   + / -   1 5 V   s i g n a l   t o   d r i v e   t h e   I G B T .   I n   S V P W M   w e   h a v e   m o r e   f r e e d o m   t o   c h o i c e   t h e   s e q u e n c e s   o f   t h e   s t a t e s   o f   t h e   i n v e r t e r   d e v i c e s .   T h e   f r e e   c h o i c e   c a n   b e   u s e d   i n   o r d e r   t o   m i n i m i z e   s w i t c h i n g   l o s s e s   t o   r e d u c e   o u t p u t   r i p p l e   o r   t o   o b t a i n   N e u t r a l - P o i n t   b a l a n c i n g .     1 . 1   T h r e e - L e v e l   D i o d e   C l a m p e d   I n v e r t e r   T h e   d i o d e - c l a m p e d   m u l t i l e v e l   i n v e r t e r   e m p l o y s   c l a m p i n g   d i o d e s   a n d   c a s c a d e d   d c   c a p a c i t o r s   t o   p r o d u c e   a c   v o l t a g e   w a v e f o r m s   w i t h   m u l t i p l e   l e v e l s .   T h e   i n v e r t e r   c a n   b e   g e n e r a l l y   c o n f i g u r e d   a s   a   t h r e e - ,   f o u r - ,   o r   f i v e - l e v e l   t o p o l o g y ,   b u t   o n l y   t h e   t h r e e - l e v e l   i n v e r t e r ,   o f t e n   k n o w n   a s   n e u t r a l - p o i n t   c l a m p e d   ( N P C )   i n v e r t e r ,   h a s   f o u n d .   T h e   m a i n   f e a t u r e s   o f   t h e   N P C   i n v e r t e r   i n c l u d e   r e d u c e d   d v / d t   a n d   T H D   i n   i t s   a c   o u t p u t   v o l t a g e s   a   c e r t a i n   v o l t a g e   l e v e l   w i t h o u t   s w i t c h i n g   d e v i c e s   i n   s e r i e s .   T h e   c i r c u i t   o f   a   t h r e e - l e v e l   i n v e r t e r   i s   s h o w n   b e l o w                           F i g   1 .       T h r e e - l e v e l   N P C   i n v e r t e r       O n   t h e   d c   s i d e   o f   t h e   i n v e r t e r ,   t h e   d c   b u s   c a p a c i t o r   i s   s p l i t   i n t o   t w o ,   p r o v i d i n g   a   n e u t r a l   p o i n t   Z .   T h e   d i o d e s   c o n n e c t e d   t o   t h e   n e u t r a l   p o i n t ,   D z 1   a n d   D z 2 ,   a r e   t h e   c l a m p i n g   d i o d e s .   W h e n   s w i t c h e s   S 2   a n d   S 3   a r e   t u r n e d   o n ,   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   2 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     8 3     9 3   8 4 i n v e r t e r   o u t p u t   t e r m i n a l   A   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   n e u t r a l   p o i n t   t h r o u g h   o n e   o f   t h e   c l a m p i n g   d i o d e s .   T h e   v o l t a g e   a c r o s s   e a c h   o f   t h e   d c   c a p a c i t o r s   i s   E ,   w h i c h   i s   n o r m a l l y   e q u a l   t o   h a l f   o f   t h e   t o t a l   d c   v o l t a g e   V d .   W i t h   a   f i n i t e   v a l u e   f o r   C d 1   a n d   C d 2 ,   t h e   c a p a c i t o r s   c a n   b e   c h a r g e d   o r   d i s c h a r g e d   b y   n e u t r a l   c u r r e n t   I z ,   c a u s i n g   n e u t r a l - p o i n t   v o l t a g e   d e v i a t i o n .     1 . 2   S w i t c h i n g   S t a t e s   T h e   o p e r a t i n g   s t a t u s   o f   t h e   s w i t c h e s   i n   t h e   N P C   i n v e r t e r   c a n   b e   r e p r e s e n t e d   b y   s w i t c h i n g   s t a t e s   s h o w n   i n   T a b l e .   S w i t c h i n g   s t a t e   P   d e n o t e s   t h a t   t h e   u p p e r   t w o   s w i t c h e s   i n   l e g   A   a r e   o n   a n d   t h e   i n v e r t e r   t e r m i n a l   v o l t a g e   v A Z ,   w h i c h   i s   t h e   v o l t a g e   a t   t e r m i n a l   A   w i t h   r e s p e c t   t o   t h e   n e u t r a l   p o i n t   Z ,   i s   + E ,   w h e r e a s   N   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   l o w e r   t w o   s w i t c h e s   c o n d u c t ,   l e a d i n g   t o   v A Z   =   E .   S w i t c h i n g   s t a t e   O   s i g n i f i e s   t h a t   t h e   i n n e r   t w o   s w i t c h e s   S 2   a n d   S 3   a r e   o n   a n d   v A Z     i s   c l a m p e d   t o   z e r o   t h r o u g h   t h e   c l a m p i n g   d i o d e s .   D e p e n d i n g   o n   t h e   d i r e c t i o n   o f   l o a d       T a b l e   1   D e f i n i t i o n s   o f   s w i t c h i n g   s t a t e s   S w i t c h i n g   s t a t e   D e v i c e   S w i t c h i n g   S t a t u s           ( P h a s e   A )   I n v e r t e r   T e r m i n a l   V o l t a g e   V A Z   S 1                     S 2                     S 3                               S 4   P   O n           O n         O f f               O f f   E   O   O f f           O n           O n               O f f   0   N   O f f           O f f           O n               O n   - E       C u r r e n t   i A ,   o n e   o f   t h e   t w o   c l a m p i n g   d i o d e s   i s   t u r n e d   o n .   F o r   i n s t a n c e ,   a   p o s i t i v e   l o a d   c u r r e n t             ( i A   >   0 )   f o r c e s   D Z 1   t o   t u r n   o n ,   a n d   t h e   t e r m i n a l   A   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   n e u t r a l   p o i n t   Z   t h r o u g h   t h e   c o n d u c t i o n   o f   D Z 1   a n d   S 2 .     I t   c a n   b e   o b s e r v e d   f r o m   T a b l e . [ 1 ]   t h a t   s w i t c h e s   S 1   a n d   S 3   o p e r a t e   i n   a   c o m p l e m e n t a r y   m a n n e r .   W i t h   o n e   s w i t c h e d   o n ,   t h e   o t h e r   m u s t   b e   o f f .   S i m i l a r l y ,   S 2   a n d   S 4   i s   a   c o m p l e m e n t a r y   p a i r   a s   w e l l     2 .   F e a t u r e s   o f   T h r e e   L e v e l   N P C   I n v e r t e r   T h e   t h r e e - l e v e l   N P C   i n v e r t e r   o f f e r s   t h e   f o l l o w i n g   f e a t u r e s :   ·   N o   d y n a m i c   v o l t a g e   s h a r i n g   p r o b l e m .   E a c h   o f   t h e   s w i t c h e s   i n   t h e   N P C   i n v e r t e r   w i t h   s t a n d s   o n l y   h a l f   o f   t h e   t o t a l   d c   v o l t a g e   d u r i n g   c o m m u t a t i o n .   ·   S t a t i c   v o l t a g e   e q u a l i z a t i o n   w i t h o u t   u s i n g   a d d i t i o n a l   c o m p o n e n t s .   T h e   s t a t i c   v o l t a g e   e q u a l i z a t i o n   c a n   b e   a c h i e v e d   w h e n   t h e   l e a k a g e   c u r r e n t   o f   t h e   t o p   a n d   b o t t o m   s w i t c h e s   i n   a n   i n v e r t e r   l e g   i s   s e l e c t e d   t o   b e   l o w e r   t h a n   t h a t   o f   t h e   i n n e r   s w i t c h e s .   ·   L o w   T H D   a n d   d v / d t .   T h e   w a v e f o r m   o f   t h e   l i n e - t o - l i n e   v o l t a g e s   i s   c o m p o s e d   o f   f i v e   v o l t a g e   l e v e l s ,   w h i c h   l e a d s   t o   l o w e r   T H D   a n d   d v / d t   i n   c o m p a r i s o n   t o   t h e   t w o - l e v e l   i n v e r t e r   o p e r a t i n g   a t   t h e   s a m e   v o l t a g e   r a t i n g   a n d   d e v i c e   s w i t c h i n g   f r e q u e n c y .   H o w e v e r ,   t h e   N P C   i n v e r t e r   h a s   s o m e   d r a w b a c k s   s u c h   a s   a d d i t i o n a l   c l a m p i n g   d i o d e s ,   c o m p l i c a t e d   P W M   s w i t c h i n g   p a t t e r n   d e s i g n ,   a n d   p o s s i b l e   d e v i a t i o n   o f   n e u t r a l   p o i n t   v o l t a g e .     2 . 1   C a u s e s   o f   N e u t r a l - P o i n t   V o l t a g e   D e v i a t i o n   I n   a d d i t i o n   t o   t h e   i n f l u e n c e   o f   s m a l l -   a n d   m e d i u m - v o l t a g e   v e c t o r s ,   t h e   n e u t r a l - p o i n t   v o l t a g e   m a y   a l s o   b e   a f f e c t e d   b y   a   n u m b e r   o f   o t h e r   f a c t o r s ,   i n c l u d i n g   ·   U n b a l a n c e d   d c   c a p a c i t o r s   d u e   t o   m a n u f a c t u r i n g   t o l e r a n c e s .   ·   I n c o n s i s t e n c y   i n   s w i t c h i n g   d e v i c e   c h a r a c t e r i s t i c s .   ·   U n b a l a n c e d   t h r e e - p h a s e   o p e r a t i o n .   T o   m i n i m i z e   t h e   n e u t r a l - p o i n t   v o l t a g e   s h i f t ,   a   f e e d b a c k   c o n t r o l   s c h e m e   c a n   b e   i m p l e m e n t e d ,   w h e r e   t h e   n e u t r a l - p o i n t   v o l t a g e   i s   d e t e c t e d   a n d   t h e n   c o n t r o l l e d .       3 .     S V P W M   T e c h n i q u e   3 . 1 .   I n t r o d u c t i o n   S p a c e   V e c t o r   M o d u l a t i o n   ( S V M )   T e c h n i q u e   h a s   b e c o m e   t h e   m o s t   p o p u l a r   a n d   i m p o r t a n t   P W M   t e c h n i q u e   f o r   t h r e e   l e v e l   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r s   f o r   t h e   c o n t r o l   o f   A C   I n d u c t i o n   ,   B r u s h l e s s   D C , S w i t c h e d   R e l u c t a n c e   a n d     P e r m a n e n t   M a n g e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r s .   T h i s   w o r k   p r o p o s e s   a   n e w   s o f t   w a r e   i m p l e m e n t a t i o n   f o r   t h e   t h r e e   l e v e l   i n v e r t e r   u s i n g   S p a c e   V e c t o r   M o d u l a t i o n   t e c h n i q u e . S p a c e   V e c t o r   m o d u l a t i o n   ( S V M )   t e c h n i q u e   w a s   o r i g i n a l l y   d e v e l o p e d   a s   a   v e c t o r   a p p r o a c h   t o   p u l s e - w i d t h   m o d u l a t i o n   ( P W M )   f o r   t h r e e - p h a s e   i n v e r t e r s .   I t   i s   a   m o r e   s o p h i s t i c a t e d   t e c h n i q u e   f o r   g e n e r a t i n g   s i n e   w a v e   t h a t   p r o v i d e s   a   h i g h e r   v o l t a g e   t o   t h e   m o t o r   w i t h   l o w e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n .       4 .   S p a c e   V e c t o r   C o n c e p t   T h e   c o n c e p t   o f   s p a c e   v e c t o r   i s   d e r i v e d   f r o m   t h e   r o t a t i n g   f i e l d   o f   A C   m a c h i n e   w h i c h   i s   u s e d   f o r   m o d u l a t i n g   t h e   i n v e r t e r   o u t p u t   v o l t a g e .   I n   t h i s   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e   t h e   t h r e e   p h a s e   q u a n t i t i e s   c a n   b e   t r a n s f o r m e d   t o   t h e i r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       I m p l e m e n t a t i o n   o f   S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   i n   S V P W M   S w i t c h e d   T h r e e   L e v e l   I n v e r t e r   .   ( K . V i n o t h   K u m a r )   8 5   e q u i v a l e n t   2 - p h a s e   q u a n t i t y   e i t h e r   i n   s y n c h r o n o u s l y   r o t a t i n g   f r a m e   ( o r )   s t a t i o n a r y   f r a m e .   F r o m   t h i s   2 - p h a s e   c o m p o n e n t   t h e   r e f e r e n c e   v e c t o r   m a g n i t u d e   c a n   b e   f o u n d   a n d   u s e d   f o r   m o d u l a t i n g   t h e   i n v e r t e r   o u t p u t .   T h e   p r o c e s s   o f   o b t a i n i n g   t h e   r o t a t i n g   s p a c e   v e c t o r   i s   e x p l a i n e d   i n   t h e   f o l l o w i n g   s e c t i o n ,   c o n s i d e r i n g   t h e   s t a t i o n a r y   r e f e r e n c e   f r a m e .   E a c h   l e g   o f   t h e   D C I   c a n   s o l e l y   t a k e   t h r e e   d i f f e r e n t   s w i t c h i n g   s t a t e s .   C o n s e q u e n t l y   t h e   D C I   h a s   t w e n t y   s e v e n   v a l i d   s w i t c h i n g   s t a t e s .   E a c h   s w i t c h i n g   s t a t e   i s   d e n o t e d   w i t h   a   t h r e e   l e t t e r   c o d e   ( e . g .   p n n ,   p o p )   w h i c h   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   t h r e e   n o d e s   ( a ,   b ,   c ) ,   r e s p e c t i v e l y ,   t h e n   b e i n g   c o n n e c t e d   t o   t h e   p o s i t i v e   ( p ) ,   z e r o   ( o )   o r   n e g a t i v e   ( n )   d c   r a i l .   T h e   p r i n c i p l e   o f   t h e   S V M   i s   t h a t   w e   u s e   t h e s e   s w i t c h i n g   s t a t e s   t o   c o m p o s e   t h e   d e s i r e d   o u t p u t   v o l t a g e .   E v e r y   s w i t c h i n g   s t a t e   c o r r e s p o n d s   t o   s p e c i f i c   o u t p u t   v o l t a g e s   w h i c h   a r e   e q u i v a l e n t   t o   a   v e c t o r   o n   a n   α - β   p l a n e ,   u s i n g     - = c b a v v v v v 2 3 2 3 0 0 0 2 3 b a   ( 1 )     S o m e   s w i t c h i n g   s t a t e s   a r e   e q u i v a l e n t   t o   t h e   s a m e   v e c t o r   a s   t h e y   m a t c h   u p   t o   t h e   s a m e   o u t p u t   v o l t a g e s .   T h e r e f o r e   t h e   s w i t c h i n g   v e c t o r s   a r e   o n l y   n i n e t e e n ,   a s   s h o w n   i n   f i g .   a n d   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   f o u r   t y p e s :   z e r o   v e c t o r s   ( V 0 ) ,   s h o r t   v e c t o r s   ( V 1 ,   V 2 ,   V 3 ,   V 4 ,   V 5 ,   V 6 ) ,   m e d i u m   v e c t o r s   ( V 7 ,   V 6 ,   V 9 ,   V 1 0 ,   V 1 1 ,   V 1 2 )   a n d   l a r g e   v e c t o r s   ( V 1 3 ,   V 1 4 ,   V 1 5 ,   V 1 6 ,   V 1 7 ,   V 1 8   ) .   T h e   v o l t a g e s   t h a t   w e   w a n t   t o   g e n e r a t e   a t   t h e   o u t p u t   o f   t h e   i n v e r t e r   c a n   a l s o   b e   m a t c h e d   t o   a   r e f e r e n c e   v e c t o r   V r e f   o n   a n   α - β   p l a n e   u s i n g   t h e   t r a n s f o r m a t i o n   f r o m   e q u a t i o n   a b o v e .       F i g . 2 .   S w i t c h i n g   v e c t o r s   o f   t h r e e   l e v e l   D C I       F i g   3 .       D i v i s i o n   o f   s e c t o r s   a n d   R e g i o n s           F i g   4   V o l t a g e   v e c t o r s   a n d   t h e i r   D w e l l   T i m e s       I n   g e n e r a l   t h e   S V M   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   t h e   f o l l o w i n g   t h r e e   s t e p s :   a )   S w i t c h i n g   v e c t o r s   s e l e c t i o n .   b )   C o m p u t a t i o n   o f   t h e   d u t y   c y c l e s   o f   t h e   s e l e c t e d       s w i t c h i n g   v e c t o r s .   c )   S w i t c h i n g   s t a t e s   s e l e c t i o n   B a s e d   o n   t h e i r   m a g n i t u d e   ( l e n g t h ) ,   t h e   v o l t a g e   v e c t o r s   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   f o u r   g r o u p s .   Z e r o   v e c t o r   ( V 0 ) ,   r e p r e s e n t i n g   t h r e e   s w i t c h i n g   s t a t e s   [ P P P ] ,   [ O O O ] ,   a n d   [ N N N ] .   T h e   m a g n i t u d e   o f   ( V   0 )   i s   z e r o .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   2 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     8 3     9 3   8 6 S m a l l   v e c t o r s   ( V 1   t o   V 6 ) ,   a l l   h a v i n g   a   m a g n i t u d e   o f   V d /3 .   E a c h   s m a l l   v e c t o r   h a s   t w o   s w i t c h i n g   s t a t e s ,   o n e   c o n t a i n i n g   [ P ]   a n d   t h e   o t h e r   c o n t a i n i n g   [ N ] ,   a n d   t h e r e f o r e   c a n   b e   f u r t h e r   c l a s s i f i e d   i n t o   a   P -   o r   N - t y p e   s m a l l   v e c t o r .   M e d i u m   v e c t o r s   ( V 7   t o   V 1 2 ) ,   w h o s e   m a g n i t u d e   i s   3 V d / 3 .   L a r g e   v e c t o r s   (   V   1 3   t o   V 1 8 ) ,   a l l   h a v i n g   a   m a g n i t u d e   o f   2 V d / 3 .       5 .   D w e l l   T i m e   C a l c u l a t i o n s   T o   f a c i l i t a t e   t h e   d w e l l   t i m e   c a l c u l a t i o n ,   t h e   s p a c e   v e c t o r   d i a g r a m   o f   F i g .   2   c a n   b e   d i v i d e d   i n t o   s i x   t r i a n g u l a r   s e c t o r s   ( I   t o   V I ) ,   e a c h   o f   w h i c h   c a n   b e   f u r t h e r   d i v i d e d   i n t o   f o u r   t r i a n g u l a r   r e g i o n s   ( 1   t o   4 )   a s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g .   3 .   T h e   s w i t c h i n g   s t a t e s   o f   a l l   t h e   v e c t o r s   a r e   a l s o   s h o w n   i n   t h e   f i g u r e .   S i m i l a r   t o   t h e   S V M   a l g o r i t h m   f o r   t h e   t w o - l e v e l   i n v e r t e r ,   t h e   s p a c e   v e c t o r   m o d u l a t i o n   f o r   t h e   N P C   i n v e r t e r   i s   a l s o   b a s e d   o n   v o l t - s e c o n d   b a l a n c i n g   p r i n c i p l e ;   t h a t   i s ,   t h e   p r o d u c t   o f   t h e   r e f e r e n c e   v o l t a g e   V r e f   a n d   s a m p l i n g   p e r i o d   T s   e q u a l s   t h e   s u m   o f   t h e   v o l t a g e   m u l t i p l i e d   b y   t h e   t i m e   i n t e r v a l   o f   c h o s e n   s p a c e   v e c t o r s .   I n   t h e   N P C   i n v e r t e r ,   t h e   r e f e r e n c e   v e c t o r   V r e f   c a n   b e   s y n t h e s i z e d   b y   t h r e e   n e a r e s t   s t a t i o n a r y   v e c t o r s .   F o r   i n s t a n c e ,   w h e n   V r e f   f a l l s   i n t o   r e g i o n   2   o f   s e c t o r   I   a s   s h o w n   i n   F i g .   3 . 4 . 3 ,   t h e   t h r e e   n e a r e s t   v e c t o r s   a r e   V 1 ,   V 2 ,   a n d   V 7 ,   f r o m   w h i c h     V 1   T a   +   V 7   T b   +   V 2   T c   =   V r e f   T s                       ( 2 )   T a   +   T b   +   T c   =   T s     w h e r e   T a ,   T b ,   a n d   T c   a r e   t h e   d w e l l   t i m e s   f o r   V 1 ,     V 7 ,   a n d   V 2 ,   r e s p e c t i v e l y .   N o t e   t h a t   V r e f   c a n   a l s o   b e   s y n t h e s i z e d   b y   o t h e r   s p a c e   v e c t o r s   i n s t e a d   o f   t h e   n e a r e s t   t h r e e .   H o w e v e r ,   i t   w i l l   c a u s e   h i g h e r   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   i n   t h e   i n v e r t e r   o u t p u t   v o l t a g e ,   w h i c h   i s   u n d e s i r a b l e   i n   m o s t   c a s e s   i s   s h o w n   i n   T a b l e . 2 .     T a b l e     2 . V o l t a g e   v e c t o r s   &   s w i t c h i n g   s t a t e s   S p a c e   V e c t o r   S w i t c h i n g   S t a t e   V e c t o r   C l a s s i f i c a t i o n   V e c t o r   M a g n i t u d e     [ P P P ]   [ O O O ]   [ N N N ]   Z e r o   V e c t o r   0           P - t y p e     N - t y p e                 S m a l l   V e c t o r                 d   1 P   [ P O O ]     1 N     [ O N N ]       2 P   [ P P O ]     2 N     [ O O N ]       3 P   [ O P O ]     3 N     [ N O N ]       4 P   [ O P P ]     4 N     [ N O O ]       5 P   [ O O P ]     5 N     [ N N O ]       6 P   [ P O P ]     6 N     [ O N O ]     [ P O N ]       M e d i u m   V e c t o r         d       [ O P N ]     [ N P O ]     [ N O P ]     [ O N P ]     [ P N O ]     [ P N N ]       L a r g e   V e c t o r       d         [ P P N ]     [ N P N ]     [ N P P ]     [ N N P ]     [ P N P ]       T h e   v o l t a g e   v e c t o r s   V 1 ,   V 2 ,     V 7 ,   a n d   V r e f     i n   F i g .   3 . 4 . 1   ( c )       c a n   b e   e x p r e s s e d   a s     V 1   =   1 / 3 V d ,   V 2   = 1 / 3   V d   e   π /3 ,   V 7   =   3 / 3 V d   e   j π /6   a n d       V r e f   =   V r e f   e   j θ                 ( 3 )     S u b s t i t u t i n g   ( 3 . 4 - 2 )   i n t o   ( 3 . 4 - 1 )   y i e l d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       I m p l e m e n t a t i o n   o f   S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   i n   S V P W M   S w i t c h e d   T h r e e   L e v e l   I n v e r t e r   .   ( K . V i n o t h   K u m a r )   8 7   V d * T a + 3 / 3 * V d e j π /6 * T b + V d e j π /3 * T c = V r e f * e j θ * T s               ( 4 )                                                                                                               F r o m   w h i c h           1 / 3 V d * T a   +   3 / 3 V d   ( c o s π / 6 +   j   s i n π / 6 ) T b   + 1 / 3   V d   ( c o s   π / 3 +   j   s i n π / 3   ) T c   =   V r e f   ( c o s   θ   +   j   s i n   θ ) T s         ( 5 )     S p l i t t i n g   ( 4 )   i n t o   t h e   r e a l   a n d   i m a g i n a r y   p a r t s ,   w e   h a v e     R e :     T a + 3 / 2 *   T b   + 1 / 2 *   T c = 3   V r e f / V d *   ( c o s θ ) *   T s   I m :   3 / 2 * T b + 3 / 2   T c = 3   V r e f / V d *   ( s i n θ ) *   T s   ( 6 )     S o l v e   ( 5 )   t o g e t h e r   w i t h       T a   +   T b   +   T c   =   T s   f o r   d w e l l   t i m e s     T a   =   T s   [ 1     2 m a   s i n   θ ]   T b = T s * [ 2 m a * s i n ( π / 3 + θ ) - 1 ] f o r 0 < θ < π / 3                                                                   ( 7 )   T c   =   T s   [ 1     2 m a   s i n   (     π / 3 - θ ]     W h e r e   m a   i s   t h e   m o d u l a t i o n   i n d e x ,   d e f i n e d   b y     m a =       3 * V r e f / V d                                                                                                                                                             ( 8 )     T h e   m a x i m u m   l e n g t h   o f   t h e   r e f e r e n c e   v e c t o r   V r e f   c o r r e s p o n d s   t o   t h e   r a d i u s   o f   t h e   l a r g e s t   c i r c l e   t h a t   c a n   b e   i n s c r i b e d   w i t h i n   t h e   h e x a g o n   o f   F i g .   3 ,   w h i c h   h a p p e n s   t o   b e   t h e   l e n g t h   o f   t h e   m e d i u m   v o l t a g e   v e c t o r s     V r e f ,   m a x   =   3   V d / 3   ( 9 )     S u b s t i t u t i n g   V r e f ,   m a x   i n t o   ( 8 )   y i e l d s   t h e   m a x i m u m   m o d u l a t i o n   i n d e x     M a x   =   3 V r e f , m a x / V d   =   1   ( 1 0 )     f r o m   w h i c h   t h e   r a n g e   o f   m a   i s   0   m a     1     T h e   a b o v e   e q u a t i o n s   c a n   a l s o   b e   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t h e   d w e l l   t i m e s   w h e n     V r e f     w h i c h   i s   p r o v i d e d   t h a t   a   m u l t i p l e   o f   π / 3   i s   s u b t r a c t e d   f r o m   t h e   a c t u a l   a n g u l a r     d i s p l a c e m e n t   θ   s u c h   t h a t   t h e   m o d i f i e d   a n g l e   f a l l s   i n t o   t h e   r a n g e   b e t w e e n   z e r o   a n d   π / 3   f o r   u s e   i n   t h e   e q u a t i o n s       6 .     F e a t u r e s   o f   S p a c e   V e c t o r   T h e   m a i n   a i m   o f   a n y   m o d u l a t i o n   t e c h n i q u e   i s   t o   o b t a i n   v a r i a b l e   o u t p u t   h a v i n g   a   m a x i m u m   f u n d a m e n t a l   c o m p o n e n t   w i t h   m i n i m u m   h a r m o n i c s .   D u r i n g   t h e   p a s t   y e a r s   m a n y   P W M   t e c h n i q u e s   h a v e   b e e n   d e v e l o p e d   f o r   l e t t i n g   t h e   i n v e r t e r s   t o   p o s s e s   v a r i o u s   d e s i r e d   o u t p u t   c h a r a c t e r i s t i c s   t o   a c h i e v e   t h e   f o l l o w i n g   a i m :   ·   W i d e   l i n e a r   m o d u l a t i o n   r a n g e .   ·   L e s s   s w i t c h i n g   l o s s .   ·   L o w e r   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n .   T h e   s p a c e   v e c t o r   m o d u l a t i o n   ( S V M )   t e c h n i q u e   i s   m o r e   p o p u l a r   t h a n   c o n v e n t i o n a l   t e c h n i q u e   b e c a u s e   o f   t h e   f o l l o w i n g   e x c e l l e n t   f e a t u r e s :   ·   I t   a c h i e v e s   t h e   w i d e   l i n e a r   m o d u l a t i o n   r a n g e   a s s o c i a t e d   w i t h   P W M   t h i r d - h a r m o n i c         i n j e c t i o n   a u t o m a t i c a l l y .   ·   I t   h a s   l o w e r   b a s e   b a n d   h a r m o n i c s   t h a n   r e g u l a r   P W M   o r   o t h e r   s i n e   b a s e d   m o d u l a t i o n   m e t h o d s ,   o r   o t h e r w i s e   o p t i m i z e s   h a r m o n i c s .   ·   1 5 %   m o r e   o u t p u t   v o l t a g e   t h e n   c o n v e n t i o n a l   m o d u l a t i o n ,   i . e .   b e t t e r   D C - l i n k   u t i l i z a t i o n .   ·   M o r e   e f f i c i e n t   u s e   o f   D C   s u p p l y   v o l t a g e .   ·   S V M   i n c r e a s e s   t h e   o u t p u t   c a p a b i l i t y   o f   S P W M   w i t h o u t   d i s t o r t i n g   l i n e - l i n e   o u t p u t   v o l t a g e   w a v e f o r m .   ·   A d v a n c e d   a n d   c o m p u t a t i o n   i n t e n s i v e   P W M   t e c h n i q u e .   ·   H i g h e r   e f f i c i e n c y .   ·   P r e v e n t   u n - n e c e s s a r y   s w i t c h i n g   h e n c e   l e s s   c o m m u t a t i o n   l o s s e s .   ·   A   d i f f e r e n t   a p p r o a c h   t o   P W M   m o d u l a t i o n   b a s e d   o n   s p a c e   v e c t o r   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   v o l t a g e s   i n   t h e   α / β   p l a n e .   ·   T h e   s w i t c h i n g   s e q u e n c e   i s   d e t e r m i n e d   w i t h o u t   a   l o o k - u p   t a b l e   . s o ,   t h e   m e m o r y   o f   t h e   c o n t r o l l e r   c a n   b e   s a v e d .   ·   I n   t h e   S V P W M ,   w e   h a v e   m o r e   f r e e d o m   t o   c h o i c e   t h e   s e q u e n c e s   o f   t h e   i n v e r t e r   d e v i c e s ,   t h i s   c h o i c e   c a n   b e   u s e d   i n   o r d e r   t o   m i n i m i z e   s w i t c h i n g   l o s s e s ,   t o   r e d u c e   t h e   o u t -   p u t   r i p p l e   o r   t o   o b t a i n   t h e   i n p u t   n e u t r a l   p o i n t   b a l a n c i n g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   2 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     8 3     9 3   8 8 A p a r t   f r o m   S V P W M   t h e   t r i a n g u l a r - s i n u s o i d a l   &   h y s t e r e s i s   P W M   t e c h n i q u e   d o   n o t   d e a l   w i t h   t h e   d c - l i n k   c a p a c i t o r   v o l t a g e   b a l a n c i n g .       7 .     S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   I n   t h i s   t y p e   o f   c o n t r o l ,   t h e   m o t o r   i s   f e d   w i t h   v a r i a b l e   f r e q u e n c y   s i g n a l s   g e n e r a t e d   b y   t h e   P W M   c o n t r o l   f r o m   a n   i n v e r t e r   u s i n g   T M S 3 2 0 F 2 8 1 0   D S P   c o n t r o l l e r .   H e r e ,   t h e   V / f   r a t i o   i s   m a i n t a i n e d   c o n s t a n t   i n   o r d e r   t o   g e t   c o n s t a n t   t o r q u e   o v e r   t h e   e n t i r e   o p e r a t i n g   r a n g e .   S i n c e   o n l y   m a g n i t u d e s   o f   t h e   i n p u t   v a r i a b l e s     f r e q u e n c y   a n d   v o l t a g e     a r e   c o n t r o l l e d ,   t h i s   i s   k n o w n   a s   s c a l a r   c o n t r o l .   G e n e r a l l y ,   t h e   d r i v e s   w i t h   s u c h   a   c o n t r o l   a r e   w i t h o u t   a n y   f e e d b a c k   d e v i c e s   ( o p e n   l o o p   c o n t r o l ) .   H e n c e ,   a   c o n t r o l   o f   t h i s   t y p e   o f f e r s   l o w   c o s t   a n d   i s   a n   e a s y   t o   i m p l e m e n t   s o l u t i o n .   I n   s u c h   c o n t r o l s ,   v e r y   l i t t l e   k n o w l e d g e   o f   t h e   m o t o r   i s   r e q u i r e d   f o r   f r e q u e n c y   c o n t r o l .   T h u s ,   t h i s   c o n t r o l   i s   w i d e l y   u s e d .   A   d r a w b a c k   o f   s u c h   a   c o n t r o l   i s   t h a t   t h e   t o r q u e   d e v e l o p e d   i s   l o a d   d e p e n d e n t   a s   i t   i s   n o t   c o n t r o l l e d   d i r e c t l y .   A l s o ,   t h e   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   o f   s u c h   a   c o n t r o l   i s   n o t   f a s t   d u e   t o   t h e   p r e d e f i n e d   s w i t c h i n g   p a t t e r n   o f   t h e   i n v e r t e r .   H o w e v e r ,   i f   t h e r e   i s   a   c o n t i n u o u s   b l o c k   t o   t h e   r o t o r   r o t a t i o n ,   i t   w i l l   l e a d   t o   h e a t i n g   o f   t h e   m o t o r   r e g a r d l e s s   o f   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   o v e r   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p .   B y   a d d i n g   a   s p e e d / p o s i t i o n   s e n s o r ,   t h e   p r o b l e m   r e l a t i n g   t o   t h e   b l o c k e d   r o t o r   a n d   t h e   l o a d   d e p e n d e n t   s p e e d   c a n   b e   o v e r c o m e   T h e r e   a r e   a   n u m b e r   o f   w a y s   t o   i m p l e m e n t   s c a l a r   c o n t r o l .     7 . 1   S c a l a r   C o n t r o l l e d   T e c h n i q u e s   1 . O p e n   l o o p   V o l t s / H e r t z   C o n t r o l .   2   . C l o s e d   l o o p   V o l t s / H e r t z   C o n t r o l   w i t h   s l i p   r e g u l a t i o n .   3 .   S p e e d   c o n t r o l   w i t h   t o r q u e   a n d   f l u x   c o n t r o l .           F i g   5   O p e n   L o o p   V o l t / H z         F i g .   6   V o l t a g e   v e r s u s   f r e q u e n c y   u n d e r   t h e   c o n s t a n t   V / H z   p r i n c i p l e       T h e   r a t i o   V /   f   r e m a i n s   c o n s t a n t   f o r   a n y   c h a n g e   i n   f   ,   t h e n   f l u x   r e m a i n s   c o n s t a n t   a n d   t h e   t o r q u e   b e c o m e s   i n d e p e n d e n t   o f   t h e   s u p p l y   f r e q u e n c y .   I n   a c t u a l   i m p l e m e n t a t i o n ,   t h e   r a t i o   o f   t h e   m a g n i t u d e   t o   f r e q u e n c y   i s   u s u a l l y   b a s e d   o n   t h e   r a t e d   v a l u e s   o f   t h e s e   p a r a m e t e r s ,   i . e . ,   t h e   m o t o r   r a t e d   p a r a m e t e r s .   H o w e v e r ,   w h e n   t h e   f r e q u e n c y ,   a n d   h e n c e   t h e   v o l t a g e ,   i s   l o w ,   t h e   v o l t a g e   d r o p   a c r o s s   t h e   s t a t o r   r e s i s t o r   c a n n o t   b e   n e g l e c t e d   a n d   m u s t   b e   c o m p e n s a t e d   f o r .   A t   f r e q u e n c i e s   h i g h e r   t h a n   t h e   r a t e d   v a l u e ,   m a i n t a i n i n g   c o n s t a n t   V / H z   m e a n s   e x c e e d i n g   r a t e d   s t a t o r   v o l t a g e   a n d   t h e r e b y   c a u s i n g   t h e   p o s s i b i l i t y   o f   i n s u l a t i o n   b r e a k   d o w n .   T o   a v o i d   t h i s ,   c o n s t a n t   V / H z   p r i n c i p l e   i s   a l s o   v i o l a t e d   a t   s u c h   f r e q u e n c i e s .   T h i s   p r i n c i p l e   i s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   5 .   S i n c e   t h e   s t a t o r   f l u x   i s   m a i n t a i n e d   c o n s t a n t   ( i n d e p e n d e n t   o f   t h e   c h a n g e   i n   s u p p l y   f r e q u e n c y ) ,   t h e   t o r q u e   d e v e l o p e d   d e p e n d s   o n l y   o n   t h e   s l i p   s p e e d .   T h i s   i s   s h o w n   i n   F i g .   7 .   S o   b y   r e g u l a t i n g   t h e   s l i p   s p e e d ,   t h e   t o r q u e   a n d   s p e e d   o f   a n   A C   I n d u c t i o n   m o t o r   c a n   b e   c o n t r o l l e d   w i t h   t h e   c o n s t a n t   V / H z   p r i n c i p l e .         F i g . 7   T o r q u e   v e r s u s   s l i p   s p e e d   o f   a n   i n d u c t i o n   m o t o r   w i t h   c o n s t a n t   s t a t o r   f l u x         F i g   8   M o d i f i e d   V / H z   p r o f i l e       B o t h   o p e n   a n d   c l o s e d - l o o p   c o n t r o l   o f   t h e   s p e e d   o f   a n   A C   i n d u c t i o n   m o t o r   c a n   b e   i m p l e m e n t e d   b a s e d   o n   t h e   c o n s t a n t   V / H z   p r i n c i p l e .   O p e n - l o o p   s p e e d   c o n t r o l   i s   u s e d   w h e n   a c c u r a c y   i n   s p e e d   r e s p o n s e   i s   n o t   a   c o n c e r n   s u c h   a s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       I m p l e m e n t a t i o n   o f   S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   i n   S V P W M   S w i t c h e d   T h r e e   L e v e l   I n v e r t e r   .   ( K . V i n o t h   K u m a r )   8 9   i n   H V A C   ( h e a t i n g ,   v e n t i l a t i o n   a n d   a i r   c o n d i t i o n i n g ) ,   f a n   o r   b l o w e r   a p p l i c a t i o n s .   I n   t h i s   c a s e ,   t h e   s u p p l y   f r e q u e n c y   i s   d e t e r m i n e d   b a s e d   o n   t h e   d e s i r e d   s p e e d   a n d   t h e   a s s u m p t i o n   t h a t   t h e   m o t o r   w i l l   r o u g h l y   f o l l o w   i t s   s y n c h r o n o u s   s p e e d .   T h e   e r r o r   i n   s p e e d   r e s u l t e d   f r o m   s l i p   o f   t h e   m o t o r   i s   c o n s i d e r e d   a c c e p t a b l e .   I n   t h i s   i m p l e m e n t a t i o n ,   t h e   p r o f i l e   i n   F i g u r e   6   i s   m o d i f i e d   b y   i m p o s i n g   a   l o w e r   l i m i t   o n   f r e q u e n c y .   T h i s   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   7 .   T h i s   a p p r o a c h   i s   a c c e p t a b l e   t o   a p p l i c a t i o n s   s u c h   a s   f a n   a n d   b l o w e r   d r i v e s   w h e r e   t h e   s p e e d   r e s p o n s e   a t   l o w   e n d   i s   n o t   c r i t i c a l .   S i n c e   t h e   r a t e d   v o l t a g e ,   w h i c h   i s   a l s o   t h e   m a x i m u m   v o l t a g e ,   i s   a p p l i e d   t o   t h e   m o t o r   a t   r a t e d   f r e q u e n c y ,   o n l y   t h e   r a t e d   m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   f r e q u e n c y   i n f o r m a t i o n   i s   n e e d e d   t o   i m p l e m e n t   t h e   p r o f i l e .       8 .     S i m u l a t i o n   R e s u l t s   f o r   T h r e e - L e v e l   I n v e r t e r   ( a )   F o r   A c c e l e r a t i o n   ( 5 H z   - 5 0 H z   f r e q u e n c y )       D i s c r e t e , T s   =   5 e - 0 0 5   s . v + - v + - v + - T o t a l   H a r m o n i c D i s t o r s i o n s i g n a l T H D T h r e e - L e v e l   B r i d g e g A B C + N - S u b s y s t e m I n 1 I n 2 I n 3 C M P R 1 C M P R 2 C M P R 3 C M P R 4 C M P R 5 C M P R 6 S i n e   W a v e 2 S i n e   W a v e 1 S i n e   W a v e S c o p e 8 S c o p e 3 S c o p e 1 S a t u r a t i o n < = < = < = < = < = < = R a m p P r o d u c t L o o k u p   T a b l e N O T N O T N O T N O T N O T N O T G a i n 1 - K - G a i n 3 / 2 D i s p l a y 4 0 . 3 2 0 9 D i s c r et e R at e L i m i t e r D i s c r et e R at e L i m i t er C o n v e r t 1 1 . 8 7 C o n s t a n t - C - A d d 3   H P   -   4 4 0   V 5 0   H z   -   1 5 0 0   r p m T m m A B C < R o t o r   c u r r e n t   i r _ a   ( A ) > < S t a t o r   c u r r e n t   i s _ a   ( A ) > < E l e c t r o m a g n e t i c   t o r q u e   T e   ( N * m ) > < R o t o r   s p e e d   ( w m ) >   F i g . 9 .     S i m u l i n k   b l o c k   o f   S c a l a r   C o n t r o l       I n   t h i s   S i m u l i n k ,   t h e   i n p u t   c o m m a n d   f r e q u e n c y   i s   v a r i e d   f r o m   5   t o   5 0   h e r t z   a n d   m e a n   w h i l e   o u r   m o d u l a t i o n   i n d e x   v a l u e   a l s o   v a r i e s   a c c o r d i n g   t o   t h e   c h a n g e s   i n   f r e q u e n c y   i n   s u c h   a   w a y   t h a t   t h e   f l u x   c o m m a n d   r e m a i n s   c o n s t a n t .   A n d   w e   o b s e r v e d   t h a t   t h e   t o t a l   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n   i s   3 2 . 0 9 %   a n d   s p e e d   i s   a c h i e v e d   n e a r   t o   s y n c h r o n o u s   s p e e d .         F i g   1 0 .   R o t o r   &   S t a t o r   c u r r e n t s   w a v e f o r m s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   2 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     8 3     9 3   9 0   F i g . 1 1 .     S p e e d   &   T o r q u e   W a v e f o r m s       F i g   1 2 .   V / f   p r o f i l e   ( f r e q u e n c y   f r o m   5 - 5 0 H z )       F i g   1 3 .     M o d u l a t i o n   i n d e x   ( 0 . 0 8 - 0 . 8 )       F i g   1 4 .   o u t p u t   l i n e - l i n e   v o l t a g e s   ( V a b . V b c , V c a )     F r o m   t h i s   w a v e f o r m ,   w e   o b s e r v e   t h a t   i t   i s   c l e a r l y   s e e n   t h a t   t h e   w a v e   f o r m   c h a n g e s   f r o m   t w o   l e v e l   v o l t a g e   l e v e l   t o   t h r e e   l e v e l   a s   f r e q u e n c y   i n c r e a s e s   f r o m   5   t o   5 0   h e r t z     ( b )   F o r   D e c e l e r a t i o n   ( 5 0 H z   - 5 H z   f r e q u e n c y )         F r o m   d e c e l e r a t i o n   w e   o b s e r v e   t h a t   s p e e d   d e c r e a s e s   f r o m   r a t e d   t o   z e r o   v a l u e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J P E D S     I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4       I m p l e m e n t a t i o n   o f   S c a l a r   C o n t r o l   T e c h n i q u e   i n   S V P W M   S w i t c h e d   T h r e e   L e v e l   I n v e r t e r   .   ( K . V i n o t h   K u m a r )   9 1       F r o m   t h i s   a b o v e   w a v e f o r m ,   w e   o b s e r v e   t h a t   i t   i s   c l e a r l y   s e e n   t h a t   t h e   w a v e   f o r m   c h a n g e s   f r o m   t w o   l e v e l   v o l t a g e   l e v e l   t o   t h r e e   l e v e l   a s   f r e q u e n c y   d e c r e a s e s   f r o m   5 0   t o   5   H e r t z .       F i g . 1 5 .         F r e q u e n c y   c h a n g e s   f r o m   5 0   - 5   H e r t z       F i g .   1 6 .           M o d u l a t i o n   i n d e x   c h a n g e s   f r o m   0 . 8   t o   0 . 0 8       P U L S E S   F R O M   D S P   C O N T R O L L E R   R - p h a s e   ( R 3 , R 1 , R 4 , R 2 )           F i g . 1 7 .   P h a s e   R   p u l s e s   f r o m   D S P   C o n t r o l l e r .     9 .     L e v e l   S h i f t e r   I t   i s   u s e d   f o r   i n c r e a s e s   t h e   a m p l i t u d e   o f   s i g n a l   f r o m   ( 0 - 5 V )   t o   ( 0 - 1 5 V ) . T h e   U L N 2 0 0 4   i s   a   h i g h - v o l t a g e ,   h i g h - c u r r e n t   D a r l i n g t o n   t r a n s i s t o r   a r r a y s .   E a c h   c o n s i s t s   o f   s e v e n   n p n   D a r l i n g t o n   p a i r s   t h a t   f e a t u r e   h i g h - v o l t a g e   o u t p u t s   w i t h   c o m m o n - c a t h o d e   c l a m p   d i o d e s   f o r   s w i t c h i n g   i n d u c t i v e   l o a d s .   T h e   c o l l e c t o r - c u r r e n t   r a t i n g   o f   a   s i n g l e   D a r l i n g t o n   p a i r   i s   5 0 0   m A .   T h e   D a r l i n g t o n   p a i r s   c a n   b e   p a r a l l e l e d   f o r   h i g h e r   c u r r e n t   c a p a b i l i t y .   T h e   C i r c u i t   d i a g r a m   o f   L e v e l   s h i f t e r   i s   s h o w n   i n   b e l o w .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I J P E D S     V o l .   1 ,   N o .   2 ,     D e c e m b e r   2 0 1 1   :     8 3     9 3   9 2     F i g . 1 8 .     C i r c u i t   d i a g r a m   o f   L e v e l   s h i f t e r     9 . 1 .     B u f f e r e d   W a v e f o r m s   R - p h a s e ( R 1 , R 3 , R 2 , R 4 )   b u f f e r e d   w a v e f o r m s   i s   s h o w n   i n   f i g u r e . 1 9 .           F i g . 1 9 .   B u f f e r e d   w a v e f o r m s   f o r   R 1 ,   R 2 ,   R 3 ,   R 4     1 0 .     E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s         F i g   2 0 .   2 5 0 R p m , 2 6 . 0 9 V L _ L , 1 0 H z       F i g   2 1 .     8 6 6 r p m , 7 6 . 5 V L - L , 3 0 H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.