Communication network for control and synchronization in multilevel inverter

Abstract

In this master's thesis, a set of communication requirements for a custom control network solution, to be used in a three-level active neutral-point clamped (ANPC) frequency converter, is defined by studying the three-level ANPC converter, and different existing control networks. Different aspects of the converter-level control network are examined, and the minimum requirements and limiting factors of the communication system are defined. A simulation model of two parallel three-level inverters is built to examine the effects of synchronization error, caused by a ring network, in parallel operated inverters. A method for generating and synchronizing a local time with multiple adjustable parameters is created to simulate the behaviour of the one-way ring network. The results show that a ring network based control solution can be used in a three-level ANPC frequency converter application.

Tässä diplomityössä määritellään kommunikaatiovaatimukset kolmitasoisen aktiivisesti nollapistekytketyn (Active Neutral-Point Clamped, ANPC) taajuusmuuttajan ohjausverkolle tutkimalla ANPC-taajuusmuuttajaa ja erilaisia olemassa olevia ohjausverkkoratkaisuja. Tiedonsiirtojärjestelmän minimivaatimukset ja rajoittavat tekijät määritellään tarkastelemalla taajuusmuuttajatason ohjausverkkoa eri näkökulmista. Ohjausverkosta aiheutuvan synkronointivirheen vaikutusta kahden kolmitasoisen vaihtosuuntaajan rinnankytkennässä tarkastellaan simulaatiomallin avulla. Rengasverkon toiminnan simulointia varten kehitetään menetelmä paikallisen ajan luontiin ja synkronointiin. Työn tulokset osoittavat, että rengasverkkoon perustuvaa ohjausratkaisua voidaan hyödyntää kolmitasoisen ANPC-taajuusmuuttajan ohjausverkossa.