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Comparative analysis of NR and DE methods for multilevel inverters : An experimental case study

F. Chabni 1, R. Taleb 1 and A. Belboula 2

1 Electrical Engineering Department, Laboratoire Génie Electrique et Energies Renouvelables, LGEER, Hassiba Benbouali University, Chlef, Algeria.
2 Electrical Engineering Department, USTO-MB University, Oran, Algeria.

Abstract

This paper presents an experimental performance comparison between differential evolution (DE) algorithm and Newton Raphson (NR) method for solving the optimal switching problem for multilevel inverters with the objective of improving the output AC voltage quality. The methods are used to compute optimal switching angles to control a multilevel inverter in such way that allows the elimination of low order harmonics ; this control technique is called selective harmonic elimination. The proposed inverter in this article is composed of two H-bridge cells with non-equal DC voltage sources in order to generate seven voltage levels. The differential evolution (DE) optimization and the Newton Raphson (NR) algorithm is used to solve non-linear transcendental equations necessary for the (SHPWM). Computational results obtained from computer simulations presented a good agreement with the theoretical predictions. A laboratory prototype based on STM32F407 microcontroller was built in order to validate the simulation results.

Résumé

Cet article présente une comparaison des performances expérimentales entre les algorithmes d’évolution différentielle (DE) et de Newton Raphson (NR) pour la résolution du problème de commutation optimal pour des onduleurs multi niveaux, avec l’objectif d’améliorer la production d’une tension AC de qualité. Les méthodes sont utilisées pour calculer les angles de commutation optimaux pour commander un onduleur multi niveau d’une manière qui permet l’élimination des harmoniques d’ordre faible ; cette technique de contrôle est appelée l’élimination sélective d’harmoniques. L’onduleur proposé dans cet article est composé de deux cellules à pont H avec des sources de tension DC non égales dans le but de générer sept niveau de tension. L’optimisation à évolution différentielle (DE) et l’algorithme de Newton Raphson (NR) sont utilisés pour résoudre les équations non linéaires transcendantales nécessaire pour le (SHPWM). Les résultats du calcul montrent qu’il y a une bonne concordance entre les prédictions théoriques. Un prototype de laboratoire basé sur un microcontrôleur de type STM31F407 a été réalisé dans le but de valider les résultats expérimentaux.

Keywords

Multilevel inverter - Harmonic elimination - Newton Raphson - Optimization - Differential evolution.

Comparative analysis of NR and DE methods for multilevel inverters : An experimental case study
Texte intégral

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