Design and implementation of a PWM command for a single-phase bridge inverter with harmonic elimination

 

Conception et réalisation d’une commande MLI

pour un onduleur monophasé en pont

permettant l’annulation des harmoniques

 

R. El Gouri1*, L. Hlou1, A. Achachi1, M. Eleuldj2

1 Laboratoire de Génie Electrique et Système Energétique, Faculté Sciences Kénitra,  Université Ibn Tofail

2 Laboratoire de Système d’Information et Répartition (SIR), EMI Rabat

* Corresponding author. E-mail: elgouri.rachid@yahoo.fr

Received: 15 April 2009; revised version accepted: 02 July 2009

 

Abstract

     The paper presents the design and implementation of a command pulse width modulation (PWM) generated by microcontroller for a single-phase bridge inverter with harmonic elimination and controlling fundamental output voltage. A method to achieve the appropriate switching angles in a pulse width modulation (PWM), for the control of single-phase bridge two-level inverter is presented. The main challenge of solving the associated non linear equations, wich are transcendental in nature and therefore have multiple solutions,is the convergence, and therefore, an initial point selected considerably close to the exact solution is required. The output voltages with N pulses per quarter period are written in terms of switching angles and calculated to eliminate thirth, fifth until fifteenth harmonics and produce the required fundamental voltage for a modulation index that is equal to 1.The resolution method procedure of the over-determined non-linear equation is presented. The proposed method offers higher bandwidth and has the advantage of reducing both the implementation complexity and number of devices compared to traditional configurations. The theoretical considerations reported in this paper are verified through simulation and experimentally on a low power laboratory prototype. 

 

Keywords: Single phase inverter; Command PWM; Harmonic

 

Résumé

     Dans cet article, nous proposons la conception et la réalisation d’une commande en modulation de largeur d’impulsion MLI générée par un microcontrôleur pour un onduleur monophasé en pont permettant l’élimination des harmoniques, tout en contrôlant l’harmonique fondamentale de la tension de sortie avec un facteur de modulation égal à 1. Une méthode permettant la détermination des angles de commutation de la commande en modulation de largeur d’impulsion (MLI) a été présentée. Elle est basée sur la résolution d’un système d’équations non linéaires surdéterminé. La tension de sortie est exprimée sous forme d’un système d’équations non linéaires surdéterminé présentant la fondamentale et les harmoniques à éliminer en fonction N angles de commutation dans un quart de période. La résolution de ce système d’équations a permis d’obtenir une solution précise des angles de commutation qui permettent d’annuler les harmoniques 3, 5, 7, 9, 11, 13 et 15 avec un facteur de modulation égale à 1. Cette méthode a permis d’améliorer le spectre de la tension de sortie, d’augmenter la bande passante, de réduire le nombre de composants et donc la complexité de la mise en œuvre de l’onduleur en comparaison avec d’autres configurations. Les résultats théoriques sont vérifiés par simulation et expérimentalement sur un prototype d’onduleur que nous avons réalisé dans notre laboratoire.

 

Mots clefs : Onduleur monophasé ; Commande MLI ; Harmonique.


 

© 2015