Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   8 , No .   6 ,  Decem ber   201 8 , p p.   48 80 ~ 489 1   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 48 80 - 489 1          4880       Journ al h om e page :  http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   New De ad - Time  Compen sation M ethod of P owe r Invert er   Using  Car rier  B ased Sin usoidal  Pul se - W idth  Modu lation       Suro s o 1 ,   D aru T ri  N u gr oho 2 ,   Tos hihi ko N oguchi 3   1 ,2 El e ct ri ca l   Eng i nee ring   Depa r tment, Jende r al Soe dirman  Univer sit y ,   Indone si a   3 Gradua te Schoo l  of Engin ee ring ,   Shizuoka Univers ity ,   Jap an       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r   9 , 2 01 8   Re vised  Ju l   6 ,   201 8   Accepte d  J ul   21 , 2 01 8       A  new  dea d - tim e  compensat i on  m et hod  of   power  inv ert e r  ci r cui ts  is   suggested  and  p rese nte d  in  thi s  pape r.  The   prop osed  m et hod  utilizes  ca rr ier   base d  sinusoidal pulse   width   m odula ti on   t ec hniq ue  to  produ ce driving signa l s   of  the   inve rt er  power  sw it che s  with  dea d - ti m e   cor rec t ion  ca p abi lit y .   Th e   proposed  m et hod  abl e  to  e li m in at e  de ad - t ime  ef fec ts  such  as  re duci ng  the  wave form   distort ion  of  the   in ver te r   output   c urre nt,  and  increa sing  th e   funda m ent al   co m ponent   amplitude  of  output   cur ren t .   An  anal y sis  of  th e   proposed  m et hod  is  pre sente d.   S om e  computer   sim ula ti ons  were   ca rrie d  ou t  to  inve stigate  th e  princ ip le   oper at ion ,   and  to  tes t  per form anc e  of  the   new   m et hod.   Th e  de vel oped  m e thod   was  val id ated  t hrough  expe r imental  t est  of   H - bridge   vol ta g e  source   inv erter  c irc ui ts.  The  d ata  obt ai n ed   from   the  computer   sim ula ti on  and  proto t ype  expe r iments  have   conf irmed  tha t  th at   th e   proposed  m et hod  worked  well   compensat ing  th e  dea d - t ime  in  the   volt ag e  source   power   in ver te r   c irc ui ts.     Ke yw or d:   Dead - ti m e   Har m on ic s   Inver te r   Modula ti on   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Su r oso,     Ele ct rical  En gi neer i ng D e par t m ent,   Jen der al  S oe dirm an  Un i ver sit y,   Jl. May j en  S ungkono km .5 , P urbali ngga , J a wa  Te ngah , In donesia.   Em a il :  su ro s o. t e.uns oed@g m ai l.com       1.   INTROD U CTION   Be cause  of  pa ro c hial   tur n - on   and   t urn - off  c apab il it y  of   power   sem ic on duct or  switc hi ng  de vices,  a   tim e d el ay  h as to b e a dded bet ween  t he  tu rn - on  a nd tu rn - off  g at ing   sig nals  of  t he  tw o  swit chin g  de vices i n  the  sam e  le g  of  a   vo lt age   sou rce   inv e rter  ci rc ui t s.   This  ti m e  delay   is  cal le d  as  dea d - ti m e ,   wh ic h  is  in he ren tl y  need e d  in  a  volt age  s ource  ty pe  inv e rter  t o  av oid   short  ci rcu it s  betw e en  the  s witc he s  in  the  sam e  le g  of  inv e rter  duri ng   switc hing  ope rati on   [ 1] - [4 ].   The   dea d - tim e   value  de pe nd s  on   ty pe  a nd   the  powe r  rati ng   of  dev ic es   use d  to  bu il d  the   po wer   in ver te r   ci rcu it   [5 ] ,  [ 6] .  The  highe r  the   switc hi ng  s pe ed,   a   prop e r  de ad - ti m e   m us t  be  pr oper ly   sel ect ed   to  ensure  the  in ve r te r  ci rcu it s  w orks  pro per ly   [7] .  Im pr op e r  sel ect ion   of  dea d - tim e   will  cause  t he  i nv e rter  fail s   to   work a nd m ake  dam age to  t he  inv e rter   ci rcui ts [8 ] .   In   fact,  th e  val ue  of   dea d - ti m e  is  com par at ively   sm a ll   if   com par ed  to   the   fun dam ental   per io d   of  c urrent   or   volt age  wa vefor m .  Howe ver,  in  a  vo lt a ge - so ur ce  pow er  inv e rter,  the   cum ulati ve  dead - ti m e  in  on e   cy cle   will   giv e  si gn if ic ant  ne gative  eff ect   s uch  as  i ncr easi ng  wa ve form   distor ti on  of  th e  outp u t   curre nt  an d  volt age ,  reducin g  t he  f undam ental   am pl it ud e  of  outp ut  vo lt age   and  cu rren ts,   and  m aking   t he   pha se  e rro r  [9 ] - [11].  Wh e n  a n  ac  m oto r  is  supp l ie d  by  a  volt age  s ource  pow er  in ver te r,   th e  sta tor  volt ag e s   of  the  m oto r  will   con ta in   ha rm on ic s  ge ne rated   by   dea d - ti m e   eff ect .  T he  m otor  oper at ion  will   be  ba dly  influ e nce d  by   these   har m on ic s,  part ic ularly   at   no - l oad   a nd   lo w  f reque ncies  ope rati on s ,  m aking   m or e   losses  of   m achine,  re du ci ng   eff ic ie ncy a nd  m ake to r que  pulsa ti on of th e  m oto r  [12] ,  [1 3 ] .    The  a ddit ion al   m oto r  losse s  and  to rque   rip ple  dep e nd  on  the   har m on ic   l evel   of   t he  volt age  a nd  cu rr e nt   su ppli ed  by  th e   power   i nv e rt er   [ 14 ] ,  [15] .  F or   a m plifie r  ap plica ti on ,  th e  de ad - ti m e  gen er at es  m or e  disto rtion s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708     Ne w Dead - Tim e Co mp e nsati on Met hod of P ower  In vert er   Using C ar rie r  Base d Sin usoid al  …   ( Sur os o )   4881   of   the  outp ut  wav e f or m   [1 6] .  In   the  ren e wab le   e nergy  app li cat io n,   es pecial ly   in  a  gr i d  co nn e ct ed   powe r   inv e rter,  th e  ha rm on ic s   of   t he   inv e rter’ s  A C   ou t pu t  c urre nt  will   al so   be   trans ferred  i nto   the  AC  po w er  gri d  [17].  The  harm on ic s   will   p ollute  the  AC   power   gr id  a nd   powe r  load .  Hen ce ,  re duct ion ,  el im inati on   a nd   com pen sat ion  are r e quire d  to   pr e ve nt the ne gative e ff ect s  of  dead - tim e  in  a  powe r  i nv e rter’ s   dri ving   sig nals.   So m e  m e tho ds  hav e  bee n  dev el op e d  a nd  prese nted  by   m any  research e rs  to  el i m inate   and   counter balance   the  eff ect s  of  dea d - ti m e .  Ba sic al ly ,  t he  tradit ion al   de ad - ti m e  cou nt erb al a nce   m eth ods   of  inv e rter  can  be   cl assifi ed  into   two  m ajo r   ty pes   dep e ndin g  on   the  m ann er   of   dea d - ti m e  eff ect s   ad dr e ss ed .  I n  the  first  ty pe,   the  ave rag i ng   t heory  is  us ed.   In   this  te ch nique,  the  total   de ad - ti m e  eff ect s   in   on e  cy cl e  of   the  m od ulati ng  w a vefor m   is  rev ie wed   [ 18 ] - [ 20 ] . H owe ver,  in  t hi s  m et ho d,  the sp ee d  of  t he  c om pen sat ing   process   is  sli gh tl y  slow .  F or   the  sec ond  m et ho d ,  the  com pen sat ion   is  co nducte d  on  a  sing le   pu lse   ba sis,   pe r  tim e - switc hing  rate,  hen ce  t he c om pensat ion   sp ee d  ca n be  faster  and m or e accu rate [ 21 ] ,   [2 2 ].    Howe ver,  in  t he se  co nv e ntio na l  te chn iq ues ,  the  dea d - ti m e  com pen sat ion   is  accom plished   ei ther   by   decr easi ng   or   i ncr easi ng   t he  width   of   dr i vin g   pu lse s   of   t he  inve rter ’s   powe r  switc he s,   based   on   t he  curren t   po la rity   of   the   inv e rter.  T herefo re,  in  t hese   m et ho ds   th e  current  se ns in g  beco m es  ver y  i m po rtant   [ 23] .  T he   po la rity   detect ion  of  t he  c urre nt  w ave form   i s  ve ry  cr ucial   rou nd  zer o  c r ossi ng  to   m ake  the  dead - ti m e  eff ect   com pen sat ion   works  ef fecti ve ly .  To  ad dr e ss  this  issue,   so m e  dead - ti m e  co m pen sat ing   m et ho ds   app l y   al gorithm s  fo r   curre nt  est im at ion   as  disc usse d  i n  re fer e nces  [2 4 ] ,  [25 ] ,  [26]  an d  [27].  H oweve r,  these  te chn iq ues   ope rate  ef fecti vely   only   at   lo w  m odulati on  in de x  or  lo w  c urre nt  c onditi on.  I n  t he   lo w  m odulati on  ind e x,   it   is  pos sible  to  m od ify   the  pulse - widt h  of  th e  in ver te r  gatin g  si gn al s   with ou t  reachi ng   t he  m ini m u m   or  m axi m u m   pu lse   width   si gn al s.  Acc ur at e  s m al l - sign al   m od el   of   the  vo lt age  so urce  powe r  in ver te r  ci rcu it s   wh ic h  incl ud e s   m od el   non - li ne arit ie s  as  wel l   as  m od ulati on  a nd  dea d - ti m e  eff ect s  is  ve ry  im po rtant  in  this   m et ho d [ 28 ] .   In  t his  researc h  publica ti on,   a  dif fer e nt   dea d - ti m e  co m pensat ion   m et ho d  su it able  for  volt age  sou rce   ty pe  inv e rter  ci rcu it s   is  ex pl ai ned .  T he  pr opos e d  m et ho d  based  on  ca rr ie r  base d  si nuso i dal  pulse   widt h  m od ulati on   (CSP W M )  strat e gy   with   le vel - s hifted .  T he  pr i nciple   op e rati ons   of  the  pro pose d  ne w  m et ho d  ar e   pr ese nted  a nd   discusse d.  Vali dation  th ro ug h  the  com pu te r  si m ulati on s  wer e   co nd ucted  for  the  three - le ve l   vo lt age   sou rce   inv e rter.   F ur t her m or e,  t he  pro posed   com pen sat io n  m et ho d  was   im ple m ented  to  t he  prototype  of th ree - le vel  H - br i dg e  volt age s ource i nv e r te r.       2.   PROP OSE D DEA DTIME   COMPE N SAT ION   METH OD   Fig ure   1(a)  s hows  th e  co nv e ntion al   le vel  s hifted  CSP W M   with  two  tr ia ngular  car rier  wa vefor m s,  V cr1   and   V cr2 .    These  carrie r  sign al s  ha ve  the  sam e  fr equency,  the  sam e  ph ase  a nd   th e  sa m e  peak - to - pe a k  a m plit ud e.  T he   carrier  sig nals   fr e qu e ncy  set s  the  switc hing  fr e qu e ncy  of   powe r  switc hes   us e d  in  the  in ve rter  [29],  [ 30] .  T he   w a vefor m   V m   is  the  sin usoi dal  m od ulati ng   sign al .   Its  fr e qu e ncy  giv e s   t he  m ai n   fr e qu e ncy  of   the  inv e rter  outp ut  volt age   wav e f or m .  Th is  m od ulati on   m et ho d  is  c omm on ly   us ed  f or   gatin g  sign al s  gen e rati on  of   a  three - le vel  i nv e rter   [ 31 ] ,  [ 32 ] .  For  t he  m ulti le vel  powe r  in ver te r  ci rc uits  with   hi gher  le ve l  nu m ber   of   ou t pu t  vo lt age  wa vefor m ,  m or e  tria ngular  ca rr i ers  are  require d  with  dif fer e nt   of fs et   values  [ 33 ] ,  [3 4 ].   I n  pract ic al ,  fo r  al l  volt age  source  pow er  inv e rter  ci rc uits,   a  dead - ti m e   is  add ed  to   the  gen e rated  sign al s   to drive  the  po wer  sem ic on duct or   s witc hes .   In   or der   to  co m pen sat e  the  eff ect   of  dea d - tim e,  Figu re   1(b)   is  the  sugg e ste d   the  le vel  sh ifte d  C SP W M wit h  dead - ti m e  co m pensat ing  f unc ti on .  T he  visibl e  diff e re nce  co m par ed  to  the co nve ntion al   c arr ie r - base d   le vel  sh i fted  SP WM  is  the  existe nce  of  intersect io n  a rea  bet ween   t he   uppe r  an d  lo wer   ca rr ie r  si gnal s.  This c ro s sin g  a rea is  no t a vail able in t he  c on ven ti onal  m odulati on  m et hod i n  Fi gure   1 (a ) .    To  m ake  a  cl ear   analy sis,   an  e nlar ged  fig ur e  of  th e  pro po s ed  m od ulati on   te chn i qu e   wit h  com pen sat ing   capab il it y  of   de ad - ti m e  is  pr esented   i n  Fi gure   2.  This  fig ur e  de picts  det ai l  op erati on   of  the   pro po se d  new  dead - ti m e   com pen sat ing   m et hod.   T he  vol ta ge  V c   is  the   tria ngular  ca r rier  wa vefo rm   of   the   conve ntion al   CSP W M .  In   t he   co nv e ntio na l  m od ulati on   strat egy,  the  m ini m u m   and   m axi m u m   peak   of  the   tria ngular  car rier  wav e f or m   do es  not  cro ss  t he  intersect io n  area,  A c .  I n  ano t her   w ord ,  there  is  no  par t   of   a  tria ngular  ca rri er  cr os sin g   e ach  oth er .  T he   sign al   V m   i s  the  m od ulat ing   s i gn al   w hi ch  is  the  si nuso i dal  wav e f or m .  Its  fr e qu e ncy  is  usual ly   m uch   lo wer   tha n  the  c arr ie r  wa veform s .  Co m par ing   the  tria ng ula r  carrie r   and   m odulati ng   sig nals  in  the  com par at or   ci rcu it s  will   gen e rate  the  P WM  sig nal  pa tt ern s  f or   th e  powe r   inv e rter  ga ti ng  s ign al s.  I n  thi s  fig ur e ,  the  volt age  sig nal  V c ’   is  the  t rian gu la r  car rier  w aveform   i m ple m enting  com pen sat ion   of   dead - ti m e.  I n  this  m od ulati on   te ch nique,  there  is  a  pa rt  of   the  ca rr ie r  wav e f or m s  crossi ng   each  oth e r  in  the inte rsecti on  area in dicat ed by  A c . If  th e pe rcen ta ge of  t he  crossin g  a rea  denoted  as  C , we ca n  wr it e:     C = A c  /A                   (1)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   48 80   -   4891   4882   Wh e re  A c   is  t he  m agn it ud e   of   t he  cr os se d  carrier   wa ve f or m ,  and  A   is   the  rest  m agni tud e  of   t he  carrier   as  s ho wn  in  Fig ur e   1(b )  a nd  Fig ure   2.  T he  ∆T   is   t he  dead - ti m e  value  ad de d  t o  gating  sig nal  S .  T his  dead - ti m e   causes  vo lt a ge  sig nal  loss es   in di cat ed  as  ∆V .  I f  the  in ver te r  switc hing  f requen cy   is  f ,  t he   total  vo lt age  dr op in  one cycl e out put v oltage  i s:     V D  = 2. f. ∆ V                      (2)     Wh e re,   V D   is  t he  total   vo lt ag e  dro p  pro duc ed   by  the   dea d - ti m e  in  one  cy cl e  P W M  outp ut  volt age .  In  one  cy cl e  of   switc hing  f reque ncy,  there  will   be  a  turn - on   a nd   a  turn - off  tran sit ion .  Co ns e quently ,  the   hi gher  th e   switc hing  fr e quency  will  cau se a  la r ger   volt age  dro p.           (a)         (b)     Figure  1. (a )  C onve ntion al  level s hifted  C S P W M,  ( b)   pro pose d  le vel s hift ed  CSP WM  wi th d ea d - tim e  com pen sat ing f un ct io n       In  Fig ure   2 ,  th e  gatin g  si gn al  w it h  dead - ti m e   com pen sat i ng capab il it y   is  th e  S ’ .  It  is   ge ne r at ed  by  t he   pro po se d  m odulati on   te c hn i que.  T he  dead - t i m e  value  is  the  sam e  as  ∆T .  Howe ver,  the  great   point   in  this  picture   is  that   the  vo lt age   s ign al   lo sses  ge ner at e d   by  th e  dea d - ti m e  is   com pen sat ed  us in g  the   s uggested   m od ulati on .  T he  c om pen s at ing  volt age  pu l se  com pen sat e d  by  the  dead - tim e  com pen sat ion   is  in dica te d  as  ∆V’ .   Util iz ing  the  com pen sat ion   m et ho d,   the  com pen sat e d  outp ut  volt age  V o ’   will   be  the  sa m e  to  t he  ideal   ou t pu t  vo lt age.  Th e  volt age l osse s pr oduce d   by the  dea d - ti m e w il l no t  be  gen e rated .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708     Ne w Dead - Tim e Co mp e nsati on Met hod of P ower  In vert er   Using C ar rie r  Base d Sin usoid al  …   ( Sur os o )   4883       Figure  2. Ba sic  principle  of th e  sug gested  m et hod.       3.   COMP UTER  SIMULATI O N  TE ST  RES ULTS   Com pu te r  sim ulati on s  wer e  cond ucted  to  e xam ine  the  propose d  m od ul at ion   m et ho d  us in g  s of tw are   powe r  PS IM.  The  th ree - le ve l  H - br id ge  volt age  s ource  i nv erter  ci rc uit  as  show n  in  Fig ur e   3   was  te ste d.   T he   par am et er  te st s   are  li ste d  in  T able  1 .  A  100  V   DC  vo lt a ge  was   use d  as  t he   input  powe r  so urce  of   t he  inv e rter  ci rcu it s.  T he  s witc hing  fr e quenc y  was   ch ose n  as  22  kH z   in  order  to  push  the  s witc hing  har m on ic   c ompone nt s   into  higher   re gi on   an d  t o  pr e ven t   au dib le   noise .  The   dea d - tim e  value  wa s   3.5µs .  Ind uctive  power  loa d  wit h  series  resist a nc e  R  20  Ω  a nd   inducto r  3  m H   was   c onnecte d  to  t he  in ve rter.  T he  fun da m e ntal  ou tp ut  vo lt age   fr e qu e ncy  was   60 H z .    Figure   4   sho ws  the  te st  resu lt s  us in g  co m pu te r  si m ula ti on   of   the  th ree - le vel  H - bri dg e  in ver te r   pr ese ntin g  the   wavef or m s  of  load  c urre nt  a nd   outp ut  volt age  wh e n  the   m od ulati on   in dex  was   0.9   w it h  no   com pen sat ion .   The  ha rm on ic   sp ect ra  of  the   load  cu rrent  a nd   P W M  ou t put  volt age   are  descr i bed   i n  F igure   5( a )   an d  Fig ure   5(b) .  F ur t herm or e ,  Figu re  6  pr ese nts  si m ulati on   te st  resul ts  of   the  load  current  an d  vo lt age  wav e f or m   wh e n  the  c om pen sat ion   m et ho d  was   im ple m ent ed.   T he   inter se ct io n  area  of   t he   carrier  si gn al s  was   set   to  be   9%.   The  ha rm on ic   sp ect ra  of   loa d  cu rr e nt  an d  vo lt age  wa vefor m   are   sh ow n  in  Fig ure   7(a)   a nd   Fig ure   7(b ) ,  s uc cessi fely .  Fig ure   8   de note s  a   relat ion  bet we en  the   inters ect ion   a rea  value   of   t rian gu la r  c arr ie r   wav e f or m s,  C ,  and  the  total   har m on ic   dist ort ion   (T HD)  of  the  loa d  cu rr e nt  wa vefor m   fo r  t he  th ree - le vel  H - br i dg e   in ver te r .  T he  lo west  c urren t  disto rtio n  value   is  achi eved  at   inter se ct ion   a rea  valu e  ar ound  9%.  This   value  is  u se d  i n  the  co m pu te r  sim ulatio n  a nd lab orat or y  pr oto ty pe  e xperi m ental  test .            Figure  3. H - bri dg e  in ver te r  cir cuits [ 30 ]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   48 80   -   4891   4884   T able  1.   C om pu te r  s im ulati on  t est   p aram et ers   Variable   Valu e   DC in p u t vo ltag e   100   V   Inv erter  s wi tch in g  f requ en cy   2 2  kHz   Dead - ti m e  valu e   3 .5µ s   Po wer  lo ad   R   =  20 Ω,   L   = 3 mH   Fu n d a m en tal o u tp u t vo ltag e  f requ en cy   6 0  Hz           Figure  4 .  Lo a d cu rr e nt and  vo lt age w a veform s o f  H - bri dge  volt age s ource  inv e rter  with   no   c om pen sat io n           (a)           (b)     Figure  5 .  ( a )  H arm on ic  sp ect r a of loa d  c urre nt  wa ve form   witho ut c om pen s at ion , ( b ) ha rm on ic   sp ect ra  of  vo lt age  w a ve form  w it ho ut c om pen sat ion .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708     Ne w Dead - Tim e Co mp e nsati on Met hod of P ower  In vert er   Using C ar rie r  Base d Sin usoid al  …   ( Sur os o )   4885       Figure  6 .  Lo a d cu rr e nt and  vo lt age w a veform s o f  H - bri dge  volt age s ource  inv e rter  with   pro posed  m et ho d         (a)         (b )       Figure  7 .  ( a )  H arm on ic  sp ect r a of loa d  c urre nt w it h  com pe ns at io n,   (b ) har m on ic  sp ect ra  of outp ut  vo lt a ge  with c om pen sa ti on   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   48 80   -   4891   4886       Figure  8 .  A rel at ion   betwee n cros s ed  area  of  the tria ngular   carriers  and  T HD   of  ou t put c urren t       Fig u r e  9   repre sents  the  com par is on   of   pu l se - wi dth   of   P WM  outp ut  volt age  wa vefo r m   fo r  the  idea l  wav e f or m   ( no   dead - ti m e),  with  dead - tim e  but  no  com pen s at ion ,   an d  with   dea d - ti m e  equi pp e d  with  pro po s e d  com pen sat ion  m et ho d.  As   ca n  be  ob se r ved  in  this  fig ur e ,  the  s ugges te d   m et ho d  rec ov e red   t he  l os s  of  pulse - width   of   P W M  ou tp ut  vol ta ge  to  the  id eal   wav ef orm .   Figure   10   pr esents  the  sim ula ti on   res ults  of   a  com par ison   ha rm on ic   order s  in  case  of  us i ng  com pen sat io n  an d  without  com pen sat ion .  The  re su lt s  s how  that   the  m agn it ud e s   of  the  l ow   fr e qu e ncy   harm on ic s   beco m e  m uch   lowe r   by  im ple m en ti ng   the  dea d - tim e  com pen sat ion  m et ho d.           Figure  9.   Enla r ged pulse  widt h of P W M  out pu t  volt age  wa vefor m  in  case  of  no   dea d - ti m e (id eal   wa vefor m ),   with  dead - ti m e  but no c om pen sat io n,  a nd  c om pen sat ed  pul se   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708     Ne w Dead - Tim e Co mp e nsati on Met hod of P ower  In vert er   Using C ar rie r  Base d Sin usoid al  …   ( Sur os o )   488 7       Figure  10.   A  c om par ison o f o utput cu rr e nt  ha rm on ic  co m po ne nts  of H - br i dg e  volt age  source  in ver te r   (co m pu te r si m ulati on  test   res ult)       4.   E X PERI MEN TAL   TE ST   RESU LT S   Vali dation   an d  ver i f ic at ion   of  the  pro pose d  m et ho d  e xp erim entally   wer e  do ne  in   la borato ry.  A   la borat or y  pro toty pe  of  t he   H - br i dg e   volt age  s ource  po wer   i nverter   was  m ade  us i ng  po wer   M OS FE T   FK30SM - 6.   T his  sect io n  presents  la bo rator y  e xperim ental   te st  resu lt s  of  the  pro po sed  new  dea d - tim e  com pen sat ion  te chn i qu e .   Ta bl e  2   li sts  the  e xperim ental   te st   pa ram et ers  of  the  in ver te r  prototype.   A  50  V  DC   vo lt age   po wer  source  was  use d  in   the  in ve rter  prototype   ex per im ent.  Figure .   11(a )   sh ows  t he  m e asure d  tria ngular  car ri ers  an d  sin us oi dal  m od ulati ng  wa vefor m   of  the  conven ti onal   SP W M  w it h  no   c om pen s at ion .  Wh e reas,  Fig ure  11( b)   pr e sen ts  the  m easur e d  tria ngula r  an d  sin us oi dal  sign al s   of   the  s ugge ste d   com pen sat io n   m et ho d .  T he  in te rsecti on   a rea  of   the  tria ngula r  carrie r  wa vefor m s  is  cho sen   as  9%,  w hic h  is  the  op ti m al   valu e   for  the  outp ut  cu r ren t  dist or ti on   as  dete rm in ed  in   the  pr e vi ou s  c om pu te r  si m ulati on   te st   resu lt s.  Fig ure   12   i s   m easur ed  d ea d - tim e add e d  to   the in ver te r gati ng   sig nals. T he  m easur ed de ad - ti m e w as 3 . 5  µ s.     Figure  13(a)   di sp la ys  the  m ea su re d  wav e f orm s  of   the  P WM  AC   volt age  and   l oad  cu rr e nt  in  case  of   no   dea d - ti m e  c om pen sat ion.   A  disto rtio n  cause d  by  the  de adtim e  eff ect   can  be  ob se r ve d  in  the  loa d  c urren t   wav e f or m .  Fig ure   13(b)   pres ents  the  P W M   vo lt age  a nd   l oad   c urre nt  w aveform s  of   the  H - bri dge  inv e rte r   wh e n  the  p r op os e d  m e tho d  was   em plo ye d.  The  load  c urr ent  was  al m os t  a  pu re  sin usoidal  wa veform   with  lowe r  distor ti on.  Furthe rm or e,  Fig ure   14   shows  the   m or e  detai l  com par ison  of   t he  lo w   fr e quency  ha r m on ic s   in  case   of  no   com pen sat ion ,   an d  w hen  c om pen sat ion   wa s   em plo ye d .  T he  data  wer e   obta ined   by  la borat or y   exp e rim ental   t est .  Ex per im ental ly ,  it   con fir m ed  that  the  ne w   com pen sat i ng   m et ho d  of  dead - ti m e  wo r k ed   well  el i m inati ng   de ad - ti m e eff ect , red ucin g  t he h arm on ic  d ist ort ion   pro duced   by  the d ea d - tim e .       T able  2.   E xper i m ental   te st par am et ers   Variable   Valu e   DC in p u t vo ltag e   5 0  V   Inv erter  s wi tch in g  f requ en cy   2 2  kHz   Dead - ti m e  valu e   3 .5µ s   Load   R   =  20   Ω ,  L   = 3 mH   Main f requ en cy  of  o u tp u t vo ltag e    6 0  Hz       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  8 , N o.   6 ,  Dece m ber  2 01 8   :   48 80   -   4891   4888       (a)           (b)     Figure  11.   (a)  The  tria ngular   carrier  and si nuso i dal  m od ula ti ng   wav e f or m s of SP W M i n ca se of  without   dead - ti m e co m pensat ion , (b ) T he  tria ngular   carrier  and si nuso i dal m od ula ti ng   wav e f or m s of SP W M i n ca se  of w it h dea d - ti m e com pen sat ion           Figure  12 . Dea d - ti m e o f  the  inv e rter  gatin g si gn al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708     Ne w Dead - Tim e Co mp e nsati on Met hod of P ower  In vert er   Using C ar rie r  Base d Sin usoid al  …   ( Sur os o )   4889           (a)         (b)     Figure  1 3.   (a)  Me asur em ent  r esult  of  ou t pu t  vo lt age  and l oa d  c urren t  wa ve form s in  case o f  no   com pen sat ion ,  (b)  T he  m easure d wav e f or m s o f   volt age a nd  load  c urre nt  w hen   com pen sat ion   was  appli ed           Figure  1 4.   C om par ison   of cu rr e nt h a rm on ic  co m po ne nts  of H - b ri dg e  in ve rter in ca se  of  no c om pen sat ion an d  with c om pen sa ti on   (experim ental  test  r es ult)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.