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This paper presents a PWM strategy for the cancellation of common-mode (CM) voltage generated by three-phase back-to-back two-level inverters. This method theoretically provides complete elimination of the CM voltage by synchronizing all the commutations of one converter with commutations of the other one, so that the overall resulting CM voltage does not vary. The degrees of freedom of this strategy are studied and an experimental implementation is carried out on a 15kW motor drive prototype to validate the method effectiveness. Taking into account dead-time compensation, measurements in time and frequency domains show that the CM voltage is strongly reduced and that more than 15dB reduction is achieved in a wide frequency range.

This paper focuses on pulse-width modulation (PWM) strategies that aim at cancelling common-mode (CM) voltage generated by power converters. In the typical use case of frequency converters, such strategies perform simultaneous switching between different inverter legs, so that their effects on CM voltage cancel each other. Doing so, the resulting CM voltage is reduced to mere commutation residues because simultaneous switching voltage waveforms may not be identical nor perfectly synchronous. Based on a PWM strategy that theoretically cancels the CM voltage generated by a variable-speed drive, this paper highlights the influence of desynchronization effects, commutation speeds, and different waveforms due to instantaneous currents, on the resulting CM voltage spectrum. Practical rules are derived in order to optimize the electromagnetic compatibility (EMC) performance of such PWM strategies.

This paper presents a PWM strategy for the reduction of common-mode (CM) voltage generated by variable-speed motor drives composed of two-level, three-phase active-front-end rectifier and three-phase inverter. This method theoretically provides complete elimination of the CM voltage by synchronizing all inverter commutations with rectifier commutations, so that the resulting CM voltage does not vary. The degrees of freedom of this strategy are studied and an experimental implementation is provided on a 15 kW prototype to validate the method effectiveness. Taking into account dead-time compensation, measurements in time and frequency domains show that the CM voltage is strongly reduced and that more than 15 dB reduction is achieved in a wide frequency range.

In the simulation of power electronics systems, for reasons of computing time and convergence, it may be necessary to use ideal components which generate ideal voltage switchings (steep edges). However, in reality, these voltage variations are far from ideal and to reproduce a voltage closer to reality, it is necessary to model these variations. This is especially important for the study of residual voltage obtained by simultaneous switching, which are present in PWM strategies developped to reduce the impact of the common-mode voltage generated by 3-phase inverters. This paper is focused on the required model accuracy, in order to take into account these residues obtained by the synchronization of switching voltages.

Dans le domaine de la variation de vitesse, les perturbations conduites de mode commun sont les plus difficiles à maîtriser du fait des multiples chemins de propagation possibles. Ces perturbations peuvent être réduites à l’aide de filtres passifs qui sont généralement très volumineux. Une solution pour réduire la taille de ces filtres consiste à réduire les perturbations de mode commun à la source, à savoir la tension de mode commun induite par le convertisseur. C’est dans cette optique que s’inscrit cet article qui étudiera une stratégie de modulation permettant la synchronisation de tous les fronts de tension dans une structure onduleur-redresseur entièrement commandé. Avec l’utilisation de cette stratégie de synchronisation que l’on qualifiera de synchronisation totale (ST), il est possible de réduire la tension de mode commun à de simples résidus issus des commutations des différents bras de la structure. Dans cet article seront présentés les développements de la stratégie de synchronisation totale en vue d’une généralisation à tout point de fonctionnement du variateur ainsi qu’une étude de l’impact des résidus liés aux commutations des différents bras de la structure sur le contenu spectral de la tension de mode commun.

Les variateurs de vitesse sont constitués de convertisseurs statiques qui permettent de varier la vitesse de rotation des moteurs électriques triphasés. Cependant, ces convertisseurs sont à l'origine de perturbations électromagnétiques conduites de mode commun. L'objectif de ce travail porte sur la réduction ces perturbations conduites, par l’élaboration d’une nouvelle stratégie de commande basée sur la modulation de largeur d’impulsions (MLI). Cette commande est appliquée à un variateur de vitesse composé d’un redresseur MLI à absorption sinusoïdale. Un état de l’art des solutions d’atténuation des perturbations conduites a été réalisé ; à l’issu duquel, il en résulte que la MLI est une technique intéressante pour la réduction des perturbations de mode commun. Une stratégie de modulation basée sur la méthode de synchronisation des commutations entre redresseur et onduleur, nommée synchronisation totale, a été développée. Dans le but de mettre en avant l’impact de cette méthode sur le niveau des perturbations, une étude des phénomènes relatifs aux commutations des transistors de puissance est menée. Un modèle de représentation simplifié des commutations a permis l’évaluation des performances de la synchronisation totale sur la tension de en mode commun. Cette méthode a ensuite été validée expérimentalement au travers d’un prototype intégrant un algorithme d’application de la stratégie de modulation proposée. Les résultats obtenus ont permis de montrer les avantages de la méthode de synchronisation totale principalement dans la réduction des dimensions des filtres CEM utilisés pour la mise en conformité des variateurs de vitesse. Titre traduit Conducted common mode disturbances reduction PWM strategy generated by an adjustable speed drive with Active Front End Résumé The adjustable speed drives (ASDs) use the static converters that allow varying the speed of the three phase electrical motors. However, these converters are the main source of the common mode conducted emissions. The objective of this research work focuses on the reduction of conducted emissions, through the development of a new control strategy based on pulse width modulation (PWM). This strategy is applied to an adjustable speed drives that is composed from an Active Front End (AFE). A state of art of the different solutions of the reduction of the conducted emissions has been achieved. This study shows that the control strategy (PWM) is a useful technique for reducing common mode interferences. A new PWM strategy allowing the synchronization of all the switching cell of the AFE and inverter has been developed and will be noted "full synchronization". In order to highlight the impact of this method on the conducted emissions, a study of phenomena related to the power transistors' switching is carried out. A simplified model of the switching allowed the evaluation of the performances of full synchronization method on the common mode voltage. This method was then validated experimentally on an ASD prototype using the developed control strategy algorithm. The obtained results show the advantages of the proposed full synchronization method, mainly in the reduction of the dimensions of the EMI filters for compliance with EMC standards.