Passivity Based Control in the three phase voltage source inverter for a UPS system

• Autorzy: Rymarski Z. , Dyga Ł. , Bernacki K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2017.9.1

Warianty tytułu

PL

Sterowanie “Passivity Based Control” w trójfazowych falownikach napięcia przeznaczonych dla systemów UPS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Voltage source inverters in UPS systems should have restricted distortions in case of the standard loads defined by EN-62040-3 standard. Only control systems measuring not only the output voltage but additionally the inverter output filter coil current and the load current are able to decrease Total Harmonic Distortions of the output voltage for the static nonlinear load and to decrease the overshoot and the settling time of the output voltage for the dynamic load. The design of most of the control systems requires the knowledge of the inverter model which is based on its output LC filter. The inductance and the serial resistance of the coil should be measured in the operating point of the inverter. The paper presents the VSI with the multiple input Passivity Based Control designed using the measurements of the output filter parameters. The experimental verification of the theoretical considerations in the breadboard inverter model is presented.

PL

Falowniki napięcia stosowane w systemach UPS powinny mieć ograniczone zniekształcenia napięcia wyjściowego zgodnie z normą EN-62040-3. Tylko systemy sterowania, które mierzą nie tylko napięcie wyjściowe ale także dodatkowo prąd dławika filtra wyjściowego i prąd obciążenia są zdolne zmniejszyć współczynnik zniekształceń harmonicznych napięcia wyjściowego dla statycznego nieliniowego obciążenia oraz zmniejszyć przeregulowanie i czas dojścia do stanu ustalonego napięcia wyjściowego dla dynamicznego obciążenia. Projekt większości systemów sterowania wymaga znajomości modelu falownika, który opiera się na wyjściowym filtrze LC. Indukcyjność i szeregowa rezystancja dławika powinny być mierzone w punkcie pracy falownika. Artykuł przedstawia falownik napięcia z wielowejściowym systemem sterowania typu „Passivity Based Control” zaprojektowanym w oparciu o pomiary parametrów filtra wyjściowego. Przedstawiono eksperymentalną weryfikację rozważań teoretycznych z wykorzystaniem laboratoryjnego modelu falownika.

Słowa kluczowe

EN

voltage source inverter; pulse width modulation; passivity based control; multiple input single output control

PL

falownik napięcia; modulacja szerokości impulsów; sterowanie “Passivity Based Control”; sterowanie MISO

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 58, nr 9
• Strony: 2--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Rymarski Z.

• Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice

autor

Dyga Ł.

• Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice

autor

Bernacki K.

• Politechnika Śląska, Instytut Elektroniki, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] PN-EN 62040-3: 2005 „Systemy bezprzerwowego zasilania (UPS) Część 3: Metody określenia właściwości i wymagania dotyczące badań”.
• [2] IEEE STANDARD 519-2014 - IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems.
• [3] Z. Rymarski, 2009, “Complete design method of single-phase inverters for UPS systems”, International Journal of Electronics, 96, (5), pp. 521–535.
• [4] Z. Rymarski, 2011, “The discrete model of power stage of the voltage source inverter for UPS”, International Journal of Electronics, 98, (10), pp. 1291–1304.
• [5] L. Ben-Brahim, T. Yokoyama, A. Kawamura, 2003, “Digital control for UPS inverters”, Proc. The Fifth Int. Conf. on Power Electronics and Drive Systems, 17–20 November 2003, vol. 2, pp. 1252–1257.
• [6] C. Rech, H. Pinheiro, H. A. Grundling, H. L. Hey, J. R. Pinheiro, 2003, “Comparison Of Digital Control Techniques With Repetitive Integral Action for Low Cost PWM Inverters”, IEEE Trans. on Power Electronics, 18, (1), Part 2, pp. 401–410.
• [7] H. Komurcugil, 2015, “Improved passivity-based control method and its robustness analysis for single-phase uninterruptible power supply inverters”, IET Power Electronics, 8(8), August pp. 1558–1570.
• [8] F. M. Serra, C. H. De Angelo and D. G. Forchetti, “IDA-PBC control of a DC–AC converter for sinusoidal three-phase voltage generation”, International Journal of Electronics, 104, (1), January 2017, pp. 93–110.
• [9] Z. Rymarski, 2009, “The analysis of output voltage distortion minimization in the 3-phase VSI for the nonlinear rectifier ROCO load” Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 85 NR 4/2009, pp. 127–132.
• [10] Micrometals Inc. Iron Powder Cores “Power Conversion & Line Filter Applications”, February 2007.
• [11] Micrometals Arnold Powder Cores 2012 Catalogue, Micrometals Inc. January 2012.
• [12] G. Bertotti, 1988, “General properties of power losses in soft ferromagnetic materials”, IEEE Transactions on Magnetics, 24, (1), pp. 621–630.
• [13] Z. Rymarski, 2017, “Measuring the real parameters of single phase voltage source inverters for UPS systems”, International Journal of Electronics ,DOI:10.1080/00207217.2017.1279232.
• [14] Texas Instruments „Clark & Park Transforms on the TMS320C2xx” BPRA048, 1997.
• [15] Z. Rymarski, 2008, “Design method of a 3-phase VSI for UPS systems” International Conference on Signals and Electronic Systems, Kraków, September 14–17, Conference Proceedings, pp. 293–296.
• [16] F. L. Luo, H. Ye, M. Rashid, 2006, “Digital Power Electronics and Applications”, Elsevier A. Press, USA 2006.

Uwagi

EN

This work was partly supported by the Polish Ministry of Science and Higher Education funding for statutory activities. Krzysztof Bernacki was supported by Polish National Science Centre, grant no. 2015/17/N/ST7/03720. The calculations were carried out using the IT infrastructure funded by GeCONiI project (POIG.02.03.01-24-099/13).