Reduction of Common-Mode Voltage Using Novel T-Type Multilevel Inverter for EV Application

Abstract

Багаторівневі інвертори (MLI) є важливими елементами у системах керування середньо- та високовольтною потужністю. У цій статті представлено нову інверторну схему T-типу, що реалізується за допомогою методу широтно-імпульсної модуляції (PWM). Основними цілями є: отримання п’ятирівневої напруги на виході, зменшення загального модового напруження (Common Mode Voltage, CMV). Запропонована конструкція включає мультистанову (багатопозиційну) комірку перемикання, яка покращує PWMсигнали, що подаються на керуючі входи MOSFET-транзисторів, дозволяючи досягти низького рівня втрат та високої ефективності роботи інвертора. Ключові особливості: Зниження кількості напівпровідникових ключів, Підвищення ефективності та надійності, Зменшення циркуляційних струмів у підшипниках електродвигуна за рахунок зменшеного CMV, що особливо важливо в асинхронних приводах електромобілів. Модель інвертора реалізовано в середовищі MATLAB/Simulink, результати чисельного моделювання підтвердили ефективність і працездатність запропонованої схеми для застосувань середньої потужності та напруги. Нова архітектура T-типу MLI забезпечує економічне, масштабоване та енергоефективне рішення для систем електроприводів.

MLIs are very important and essential for controlling the power at medium voltage and very high power. A new T-type MLI based on the pulse width modulation method has been presented in this paper. A five-level voltage and a minimum common-mode voltage are the main circuit's objectives. A design layout and its corresponding output for the proposed system design are included in this article to test its effectiveness and feasibility. The proposed research seeks to enhance the implementation of a multistate switching cell in the PWM signals given to the gate signals of the MOSFETs. To obtain the five levels of voltage output with a lower common-mode voltage. Thus, the losses are reduced and the Efficiency is increased in the inverter. The total number of semiconductor switches is also reduced. This suggested inverter is simulated using Matlab/Simulink application software. The suggested architecture maintains excellent efficiency and dependable operation while reducing the number of switching components. Simulation findings verify the suggested inverter configuration, showing that it can accomplish reliable and effective power conversion for medium-voltage and high-power applications, the novel T-type MLI structure provides an affordable and scalable solution. The reduced common mode voltage will reduce the circulating bearing current problems in the application of induction motor drive