Harmonic domain model of an open-loop controlled PWM converter

• Autorzy: John M. , Mertens A.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.0699

Warianty tytułu

PL

Częstotliwościowy konwerter PWM ze sterowaniem w otwartej pętli

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An harmonic domain model is developed for open-loop controlled voltage source inverters, which provides the steady-state solution for integer multiples of the fundamental frequency. The convolution of the switching function spectrum with the converter currents and voltages is used to describe the coupling of the AC side and the DC side. The modeling is based on a single phase leg and is extended to a single-phase and a three-phase voltage source inverter, which results in a non-linear algebraic equation system. For open-loop control the switching function is independent of the converter currents and voltages and the model is simplified to a linear equation system. This straightforward and fast model is verified by time domain simulations and experimental results. The modeling can be adapted to systems of coupled converters, which is presented for a back-to-back converter system showing the harmonic interaction of the connected subsystems.

PL

Opracowano model w domenie częstotliwości dla falowników napięcia sterowanych w otwartej pętli, który zapewnia rozwiązanie w stanie ustalonym dla całkowitych wielokrotności częstotliwości podstawowej. Splot spektrum funkcyjnego przełączania z prądami i napięciami przemiennika służy do opisania sprzężenia strony prądu przemiennego i prądu stałego. Modelowanie opiera się na pojedynczej fazie i jest rozszerzone na falownik jednofazowy i trójfazowy, co skutkuje nieliniowym układem równań algebraicznych. W przypadku sterowania w otwartej pętli funkcja przełączania jest niezależna od prądów i napięć przekształtnika, a model jest uproszczony do układu równań liniowych. Ten prosty i szybki model jest weryfikowany przez symulacje w dziedzinie czasu i wyniki eksperymentalne. Modelowanie może być dostosowane do systemów przekształtników sprzężonych, które przedstawiono dla systemu konwertera równoległego pokazującego harmoniczne oddziaływanie połączonych podsystemów.

Słowa kluczowe

EN

frequency domain analysis; power conversion harmonics

PL

analiza w dziedzinie częstotliwości; harmoniczne konwersji mocy

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 8, nr 2
• Strony: 25--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

John M.

• Leibniz Universität Hannover, Institute for Drive Systems and Power Electronics

autor

Mertens A.

• Leibniz Universität Hannover, Institute for Drive Systems and Power Electronics

Bibliografia

• [1] Arrillaga J., Watson N.R.: The Harmonic Domain revisited. 13th International Conference on Harmonics and Quality of Power, 2008.
• [2] Bierhoff M.H., Fuchs F.W.: DC-Link Harmonics of Three-Phase VoltageSource Converters Influenced by the Pulsewidth-Modulation Strategy–An Analysis. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 55(5)/2008, 2085–2092.
• [3] Black H.S.: Modulation Theory. Van Nostrand, Princeton 1953.
• [4] Chang G.W., Chen S.K., Su H.J., Wang P.K.: Accurate Assessment of Harmonic and Interharmonic Currents Generated by VSI-Fed Drives Under Unbalanced Supply Voltages. IEEE Transactions on Power Delivery 26(2)/2011, 1083–1091.
• [5] Chierchie F., Stefanazzi L., Paolini E.E., Oliva A.R.: Frequency Analysis of PWM Inverters With Dead-Time for Arbitrary Modulating Signals. IEEE Transactions on Power Electronics 29(6)/2014, 2850–2860.
• [6] Collins C.D., Bathurst G.N., Watson N.R., Wood A.R.: Harmonic domain approach to STATCOM modelling. Transmission and Distribution IEE Proceedings - Generation 152(2)/2005, 194–200.
• [7] Holmes G., Lipo T.A.: Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice. Wiley-IEEE Press, 2003.
• [8] McGrath B.P., Holmes D.G.: A General Analytical Method for Calculating Inverter DC-Link Current Harmonics. IEEE Transactions on Industry Applications 45(5)/2009, 1851–1859.
• [9] Nduka O.S., Pal B.C.: Harmonic Domain Modeling of PV System for the Assessment of Grid Integration Impact. IEEE Transactions on Sustainable Energy 8(3)/2017, 1154–1165.
• [10] Smith B.C., Watson N.R., Wood A.R., Arrillaga J.: Steady state model of the AC/DC convertor in the harmonic domain. IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution 142(2)/1995, 109–118.
• [11] Song Z., Sarwate D.V.: The frequency spectrum of pulse width modulated signals. Signal Processing 83(10)/2003, 2227–2258.
• [12] Yue X., Zhuo F., Yang S., Pei Y., Yi H.: A Matrix-Based Multifrequency Output Impedance Model for Beat Frequency Oscillation Analysis in Distributed Power Systems. In IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 4(1)/2016, 80–92.