Modulation Algorithm for a Simplified Multilevel AC-DC-AC Converter

• Autorzy: Młodzikowski P. , Styński S. , Malinowski M.

Warianty tytułu

PL

Algorytm modulacji dla wielopoziomowego przekształtnika AC-DC-AC o zredukowanej liczbie łączników

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes control and modulation algorithm of an interesting new 3-level AC-DC-AC converter topology which is based on well known Neutral Point Clamped (NPC) converter. Main advantage of this approach allows single 3-phase, 3-level converter to be utilized as a full interface between Pernanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) and the single-phase grid. Study of modulation methods for proposed converter are supported by the simulation. The AC-DC converter is controlled with regard of Field Oriented Control (FOC) principle. The current control of the DC-AC converter is based on the P+Multi-Resonant controller and Second Order Generalized Integrator Phase Locked Loop (SOGI-PLL). The multi resonant structure allows a proper operation of voltage source converter under non-ideal grid voltage. Article describes semiconductor voltage drop and dead time compensation of their influences on converter’s current waveforms. Theoretical background is given.

PL

Artykuł opisuje algorytm sterowania i modulacji dla przekształtnika z diodami poziomującymi ze zmniejszoną liczbą łączników. Omówione zostały problemy kompensacji wpływu spadków napięć dla tego typu przekształtników. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych trójpoziomowego przekształtnika AC-DC-AC z diodami poziomującymi. Opisano wpływ czasu martwego oraz spadków napięć na złączach elementów półprzewodnikowych a także metody ich kompensacji. Przeznaczeniem układu przekształtnika złożonego z 12 tranzystorów IGBT jest przetwarzanie energii produkowanej przez generator z magnesami trwałymi (PMSG). Do sterowania generatora przez przekształtnik AC-DC wykorzystano algorytm polowo-zorientowany. Sterowanie przekształtnikiem od strony sieci elektroenergetycznej bazuje na regulatorze proporcjonalno-multirezonansowym.

Słowa kluczowe

EN

NPC; dead time compensation; voltage drop compensation; component-minimized

PL

przekształtnik z diodami poziomującymi; kompensacja wpływu spadków napięć; zmniejszona liczba łączników

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 8
• Strony: 178--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Młodzikowski P.

• Institute of Control and Industrial Electronics, Faculty of Electrical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, Poland

autor

Styński S.

• Institute of Control and Industrial Electronics, Faculty of Electrical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, Poland

autor

Malinowski M.

• Institute of Control and Industrial Electronics, Faculty of Electrical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Van Der Broeck, H.W.; VanWyk, J. D.: A Comparative Investigation of a Three-Phase Induction Machine Drive with a Component Minimized Voltage-Fed Inverter under Different Control Options, Industry Applications, IEEE Transactions on, 20, pp. 309-320, 1984.
• [2] Jacobina, C.B. and da Silva, E.R.C. and Lima, A.M.N. and Ribeiro, R.L.A.: Vector and scalar control of a four switch three phase inverter, Industry Applications Conference, 1995. Thirtieth IAS Annual Meeting, IAS ’95., Conference Record of the 1995 IEEE, 1995.
• [3] Blaabjerg, F.; Neacsu, D. and Pedersen, J.: Adaptive SVM to compensate DC-link voltage ripple for four-switch three-phase voltage-source inverters, Power Electronics, IEEE Transactions on, 14, pp. 743-752, 1999.
• [4] Mlodzikowski, P.; Kot, R.; Stynski, S.; Malinowski, M.: Simulation Study of a Simplified Multilevel AC/DC/AC Converter for a Small Wind Turbine, PEIA (I Power Electronics for Industrial Applications and Renewable Energy Conversion), 1, pp. 203-208, 2011.
• [5] Teichmann, R.; Malinowski, M.; Bernet, S.: Evaluation of three-level rectifiers for low-voltage utility applications, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 52, pp. 471-481, 2005.
• [6] Teodorescu, R.; Liserre, M.; Rodríguez, P.: Grid Convertersfor Photovoltaic and Wind Power Systems, Wiley-IEEE Press, 2011.
• [7] Zaragoza, J.; Staines, C.; Arias, A.; Pou, J.; Robles, E.; Ceballos, S.: Comparison of speed control strategies for maximum power tracking in a wind energy conversion system, MELECON 2010 - 2010 15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference, 1, pp. 961-966, 2010.
• [8] Sato, Y.; Ishizuka, T.; Nezu, K.; Kataoka, T.: A new control strategy for voltage-type PWM rectifiers to realize zero steadystate control error in input current, Industry Applications, IEEE Transactions on, 34, pp. 480-486, 1998.
• [9] Leon, J.I. and Portillo, R. and Vazquez, S. and Padilla, J.J. and Franquelo, L.G. and Carrasco, J.M.: Simple Unified Approach to Develop a Time-Domain Modulation Strategy for Single-Phase Multilevel Converters, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 55, pp. 3239 -3248, 2008.
• [10] Bor-Ren Lin and Ta-Chang Wei: Space vector modulation strategy for an eight-switch three-phase NPC converter, Aerospace and Electronic Systems, IEEE Transactions on, 40, pp. 553-566, 2004.
• [11] Minshull, S.R. and Bingham, C.M. and Stone, D.A. and Foster, M.P.: Compensation of Nonlinearities in Diode-Clamped Multilevel Converters, Industrial Electronics, IEEE Transactions on,57,pp. 2651-2658,2010