Minimalizacja parametrów kondensatora bilansującego oraz eliminacja składowej podwójnej częstotliwości po stronie DC w jednofazowym przekształtniku DC–AC

• Autorzy: Stawiarski Ł. , Piróg S.

Warianty tytułu

EN

Minimizing the energy parameters of the decoupling capacitor and elimination of a double frequency component on the DC side in a single phase DC–AC converter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W jednofazowych systemach DC–AC zapewniających sinusoidalny prąd linii AC występuje zjawisko niezbilansowania mocy chwilowych. Niezbędne jest zatem stosowania w takich przekształtnikach tymczasowych magazynów energii. W literaturze coraz częściej prezentowane są topologie implementujące techniki aktywnego magazynowania energii, co pozwala na minimalizację pojemności kondensatorów pośredniczących (ang. DC-link), a przez to prowadzi równiez˙ do minimalizacji ich energii oraz gabarytów. W artykule zaproponowano jedno z takich rozwiązań. Dodatkowo, prezentowana topologia eliminuje składową zmienną podwójnej częstotliwości w prądzie po stronie DC. Przedstawione zostało działanie układu sterowania oraz zaprezentowano wyniki badań laboratoryjnych.

EN

In a single phase DC–AC systems with sinusiodal current in the utility line the phenomenon of instantaneous power imbalance occurs. Therefore in such converts temporary energy storages are needed. Active energy storage techniques (active power decoupling) which allows to minimize the DC-link capacitor capacitance, energy and therefore dimensions, are becoming more popular. The article proposes one of such solutions. Additionally, proposed topology eliminates double frequency alternating component in the DC side current. The operation principle, control system and the results of laboratory tests are presented.

Słowa kluczowe

PL

przekształtnik AC/DC; magazynowanie energii; współczynnik mocy; kondensator pośredniczący

EN

AC-DC converter; active power; unity power factor; dc-link capacitor voltage balancing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 5
• Strony: 80--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Stawiarski Ł.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii, Al.Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Piróg S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów Przetwarzania Energii, Al.Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Mohan, Ned and Undeland, Tore M. and Robbins, William P.: Power Electronics. Converters, Applications, and Design. Third Edition, John Wiley & Sons, INC., 2003.
• [2] Piróg S.: Energoelektronika. Negatywne oddziaływania układów energoelektronicznych na źródła energii i wybrane sposoby ich ograniczania, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Polska Akademia Nauk - Komitet Elektrotechniki, 1998.
• [3] Piróg S.: Energoelektronika. Układy o komutacji sieciowej i o komutacji twardej, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo- Dydaktyczne AGH, 2006.
• [4] Stawiarski Ł.: Minimalizacja parametrów kondensatora bilansującego w jednofazowym przekształtniku AC-DC, Przegląd Elektrotechniczny - Electrical Review, Stowarzyszenie Elektryków Polskich, ISSN 0033-2097, 90(10), str. 192–198, Październik 2014.
• [5] Kjaer, S.B. and Pedersen, J.K. and Blaabjerg, F.: A review of single-phase grid-connected inverters for photovoltaic modules, IEEE Transactions on Industry Applications, 41(5), pp. 1292–1306, Sept.–Oct. 2005.
• [6] Testa, A. and De Caro, S. and Consoli, A. and Cacciato, M.: An active current ripple compensation technique in grid connected fuel cell applications, Energy Conversion Congress and Exposition, 2009. ECCE 2009. IEEE, pp. 2642–2649, Sept. 2009.
• [7] Haibing Hu and Harb, S. and Kutkut, N. and Batarseh, I. and Shen, Z.J.: Power decoupling techniques for micro-inverters in PV systems-a review, Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2010 IEEE, 41(5), pp. 3235–3240, Sept. 2010.
• [8] Changrong Liu and Jih-Sheng Lai: Low Frequency Current Ripple Reduction Technique With Active Control in a Fuel Cell Power System With Inverter Load, IEEE Transactions on Power Electronics, 22(4), pp. 1429–1436, Jul. 2007.
• [9] Kuo-Hen Chao and Po-Tai Cheng and Shimizu, T.: New control methods for single phase PWM regenerative rectifier with power decoupling function, International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS 2009., pp. 1091–1096, Nov. 2009.
• [10] Shimizu, T. and Wada, K. and Nakamura, N.: Flyback-Type Single-Phase Utility Interactive Inverter With Power Pulsation Decoupling on the DC Input for an AC Photovoltaic Module System, IEEE Transactions on Power Electronics, 21(5), pp. 1264–1272, Sept. 2006.
• [11] Tan, G.H. and Wang, J.Z. and Ji, Y.C.: Soft-switching flyback inverter with enhanced power decoupling for photovoltaic applications, Electric Power Applications, IET, 1(2), pp. 264–274, Sept. 2007.
• [12] Kyritsis, A.C. and Papanicolaou, N.P. and Tatakis, E.C.: A novel Parallel Active Filter for Current Pulsation Smoothing on single stage grid-connected AC-PV modules, 2007 European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1–10, Sept. 2007.
• [13] Zhang Chao and He Xiangning and Zhao Dean: Design and control of a novel module integrated converter with power pulsation decoupling for photovoltaic system, ICEMS 2008 International Conference on Electrical Machines and Systems, pp. 2637–2639, Oct. 2008.
• [14] Shimizu, T. and Suzuki, S.: A single-phase grid-connected inverter with power decoupling function, 2010 International Power Electronics Conference (IPEC), pp. 2918–2923, Jun. 2010.
• [15] Huai Wang and Liserre, M. and Blaabjerg, F.: Toward Reliable Power Electronics: Challenges, Design Tools, and Opportunities, IEEE Industrial Electronics Magazine, 7(2), pp. 17–26, June 2013.
• [16] Szarek M., Stawiarski Ł., Mondzik A., Stala R., Penczek A.: Jednofazowy system fotowoltaiczny dołączany do linii elektroenergetycznej. Single-Phase Grid-Connected Photovoltaic System, Przegląd Elektrotechniczny - Electrical Review, Stowarzyszenie Elektryków Polskich, ISSN 0033-2097, 88(2), str. 218–222, Luty 2012.
• [17] Stawiarski Ł., Szarek M., Penczek A., Mondzik A.: Jednofazowy system fotowoltaiczny o zmiennej strukturze sterowania, doła˛czany do linii elektroenergetycznej, Przegla˛d Elektrotechniczny - Electrical Review, Stowarzyszenie Elektryków Polskich, ISSN 0033-2097, 89(2b), str. 34–39, Luty 2013.
• [18] Stala R., Kóska K., Stawiarski Ł.: Realization of modified ripple-based MPPT in a single-phase single-stage gridconnected photovoltaic system, 2011 IEEE International Symposium on Industrial Electronics : Gda´nsk, 27-30 Czerwiec, 2011.
• [19] de Brito, M.A.G. and Galotto, L. and Sampaio, L.P. and de Azevedo e Melo, G. and Canesin, C.A.: Evaluation of the Main MPPT Techniques for Photovoltaic Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(3), pp. 1156–1167, Mar. 2013.
• [20] Subudhi, B. and Pradhan, R.: A Comparative Study on Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Power Systems, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 4(1), pp. 89–98, Jan. 2013.
• [21] Koutroulis, E. and Blaabjerg, F.: A New Technique for Tracking the Global Maximum Power Point of PV Arrays Operating Under Partial-Shading Conditions, IEEE Journal of Photovoltaics, 2(2), pp. 184–190, Apr. 2012.
• [22] Quan Li and Wolfs, P.: A Review of the Single Phase Photovoltaic Module Integrated Converter Topologies With Three Different DC Link Configurations, IEEE Transactions on Power Electronics, 23(3), pp. 1320–1333, May 2008.
• [23] Yan Zhou and Liming Liu and Hui Li: A High-Performance Photovoltaic Module-Integrated Converter (MIC) Based on Cascaded Quasi-Z-Source Inverters (qZSI) Using eGaN FETs, IEEE Transactions on Power Electronics, 28(6), pp. 2727–2738, June 2013.
• [24] Micrometals, [strona internetowa] www.micrometalsarnoldpowdercores.com,
• [25] Altera Corporation, DE0-Nano Development and Education Board, [strona internetowa] www.altera.com/education/univ/materials/boards/de0-nano/unv-de0-nano-board.html,
• [26] IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, IEEE Std 1459-2010 (Revision of IEEE Std 1459-2000), pp. 1–4039, 2010.