Analysis of Different Switching Patterns to Minimize Losses in a Six- Phase Drive for Marine Application

Multiphase machines have gained a lot of popularity during the recent years, as they offer certain benefits over their three- phase counterparts. This work investigates the losses of a six- phase drive system for a marine application when supplied by four different switching patterns (also referred to as modulators). Using MATLAB/SIMULINK, a model was built for the machine featuring three independent frames and a nonlinear, cross coupled flux relation. It has been connected with the corresponding modulator models, where two carrier based modulators have been developed as well as two space vector modulators. The simulation data was then fed into the loss model to calculate the corresponding losses in both machine and converter. This work shows that control of the harmonics – mainly the fifth – is beneficial to reduce losses, mainly in the machine. Without control, harmonic currents cause unnecessary losses. As none of the investigated modulators strictly dominates all others, this work suggests a combination of the two carrier based methods to create a simple and robust modulator, which offers both a high voltage magnitude and control over the fifth harmonic. Flerfasmaskiner har blivit mycket populära under dem sestate åren, då de erbjuder specifika fördelar jämfört med trefasmaskiner. Denna avhandling undersöker förlusterna för en sexfasmakin för en maritim applikation när den är kopplad med fyra olika modulatorer. En modell för maskinen byggdes i MATLAB/SIMULINK som innehåller tre oberoende nivåer samt en ickelinjär och korskopplad flödesrelation. Maskinmodellen har blivit kopplad till de fyra korresponderande modulatormodellerna, där två är baserade på bärvågor samt de resterande två är baserade på rymdvektormodulation. Data erhållen från den simulerade maskinmodellen var sedan inmatad in i en förlustmodell för att beräkna de korresponderande förlusterna för både maskinen och omvandlare. Denna avhandling visar att kontroll av övertoner – i huvudsak den femte övertonen – är fördelaktigt för att minimera förluster, främst i maskinen. Eftersom ingen av de modulatorerna som undersöktes i avhandlingen är bäst i alla funktioner, föreslår avhandlingen en kombination av de två bärvågsberoende metoderna. Den nya modulatorn antas vara bra både i kontrol över den femte övertonen men också erbjuda en hög spänning tack vare hamonisk injektion. Dessutom är modulatorn enkelt och robust, eftersom det är bärvågberoende