Sterowanie dwupoziomowego pięciofazowego falownika napięcia przy obciążeniu połączonym w gwiazdę

• Autorzy: Iwaszkiewicz Jan , Muc Adam , Piechowski Leszek

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.02.28

Warianty tytułu

EN

Control of a two-level five-phase voltage inverter with a load connected in a star

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano strategie sterowania wektorowego 5-fazowego dwupoziomowego falownika napięcia z obciążeniem połączonym w gwiazdę. Przedstawiono metodę wyznaczania wektorów sterujących pracą falownika, która polega na połączeniu standardowej transformacji napięć fazowych na wektory przestrzenne z obliczaniem wektorów stanu umożliwiających określenie podstawowych wielkości elektrycznych falownika. Zaproponowany system notacji oferuje uniwersalny sposób identyfikacji wektorów napięcia. Zawiera ujednoliconą propozycję notacji i oznaczania wektorów i stanowi matematyczne narzędzie, które jest przydatne do opisu wszystkich stanów falownika i określa korelację między wektorami stanu i wektorami przestrzennymi napięć fazowych. Wszystkie wektory są definiowane za pomocą tych samych cyfr zapisanych w systemie binarnym. Zaproponowane narzędzie matematyczne zostało zweryfikowane podczas badań symulacyjnych przeprowadzonych przy użyciu programu PLECS.

EN

The article describes vector control strategies that have been applied to a 5-phase two-level voltage inverter with a load connected in a five-pointed star. The article presents a method of calculating vectors controlling the operation of a five-phase inverter, which is based on the combination of the standard space vector transformation with the calculation of state vectors. It allows to determine the basic electrical quantities of the inverter. The proposed notation system offers a universal simplified way of identifying vectors. It includes a unified vector notation and labeling proposal. This mathematical tool can be very useful for describing the states of an inverter and allows to define the correlation between state and space vectors. All vectors are defined with the same digits written in the binary system. The proposed tool was verified during simulation tests carried out with the use of the PLECS program.

Słowa kluczowe

PL

wektor przestrzenny; wektor stanu; falownik pięciofazowy; sterowanie wektorowe; model falownika

EN

space vector; state vector; five-phase inverter; vector control; inverter model

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 2
• Strony: 125--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Iwaszkiewicz Jan

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Morskiej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81- 225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9827-715X

autor

Muc Adam

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Morskiej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81- 225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9495-087X

autor

Piechowski Leszek

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Morskiej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81- 225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-5434-8200

Bibliografia

• [1] Kaźmierkowski EmergingTechnologies on PWM Control of Power Electronics. IEEE Ind. Electron. Soc. Newsl. 1995, 2, pp. 9–13. Impact of uab
• [2] Malinowski M., Gopakumar K., Rodriguez J., Perez M.A., A Survey on Cascaded Multilevel Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2010, 57, pp. 2197–2206.
• [3] Wang Y. Li, Y., Generalized Theory of Phаse-Shifted Carrier PWM for Cascaded H-Bridge Converters and Modular Multilevel Converters. IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron. 2016.
• [4] I. Khaled, et al. "Regenerative braking modeling, control, and simulation of a hybrid energy storage system for an electric vehicle in extreme conditions." IEEE Trans. on Transp. Electrif. 2.4 (2016): 465-479.
• [5] P. Hui, et al. "Controllable regenerative braking process for hybrid battery–ultracapacitor electric drive systems." IET Power Electronics 11.15 (2018): 2507-2514.
• [6] B. Lequesne, "Automotive electrification: The nonhybrid story." IEEE Trans. on Transp. Electrif. 1.1, (2015), pp. 40-53.
• [7] Łebkowski A., Koznowski W. Analysis of the use of electric and hybrid drives on swath ships. Energies, vol. 13(issue 24):art. no. 6486, s.1, 2020.
• [8] GaoZ.,LuQ.,Ahybridcascadedmultilevelconverterbasedon three-level cells for battery energy management applied in electric vehicles. IEEE Trans. Power Electron. 2018, 34, 7326– 7349, doi:10.1109/TPEL.2018.2882851.
• [9] A. Furkan, et al. "A bidirectional nonisolated multi-input DC–DC converter for hybrid energy storage systems in electric vehicles." IEEE Trans. on Vehic. Techn. 65.10 (2015): 7944- 7955.
• [10] Rybczak M. and Rak A.. Prototyping and simulation environment of ship motion control system. TransNav - The International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, vol. 14(no. 2):s. 367, 2020.
• [11] Łebkowski A., Analysis of the Use of Electric Drive Systems for Crew Transfer Vessels Servicing Offshore Wind Farms. Energies 2020, 13, 1466, doi:10.3390/en13061466.
• [12] Jakubiec B., Multiphаse Permanent Magnet Synchronous Motor Drive for Electric Vehicle. Przegląd Elektrotechniczny 2015, 91, 125–128. ISSN 0033-2097.
• [13] Mysiak P., Suppression of supply current harmonics of 18- pulse diode rectifier by series active power filter with lc coupling. Energies, vol. 13(issue 22):art. no. 6060, s. 1, 2020.
• [14] Moinoddin S., Iqbal A., Abu-Rub H., Khan M.R., Ahmed S.M., Three-Phаse to Seven-Phаse Power Converting Transformer. IEEE Trans. Energy Convers. 2012, 27, 3.
• [15] Meinguet F., Nguyen N.-K., Sandulescu P., Kestelyn X., Semail E., Fault-Tolerant Operation of an Open-End Winding Five- Phаse PMSM Drive with Inverter. In Proceedings of the IECON 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Singapore, 18–21 October 2013.
• [16] Abdel-Rahim O., Funato H., Abu-Rub H., Ellabban O., Multiphаse Wind Energy Generation with Direct Matrix Converter. In Proceedings of the 2014 IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Busan, Korea, 26 February–1 March 2014.
• [17] Vafakhah B., Salmon J., Knight A.M., A New Spаce-Vector PWM with Optimal Switching Selection for Multilevel Coupled Inductor Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2010, 57, pp. 2354–2364.
• [18] Iwaszkiewicz J., Wolski L., Stаte and Spаce Vectors— Complementary Description of the 2-level VSI. In Proceedings of the International Conference ICREPQ’14, Cordoba, Spain, 8–10 April 2014.
• [19] Iwaszkiewicz J., Muc A., State and Space Vectors of the 5- Phase 2-Level VSI, Energies, 25 August 2020.
• [20] Iwaszkiewicz J., Muc A., Vector control strategy of the 5-Phase 2-Level VSI, In Proceedings of the International Conference ICREPQ’19, Almeria, Spain, 28–30 July 2021.