Model przekształtnika trójpoziomowego NPC umożliwiającego zwrot energii do sieci zasilającej

• Autorzy: Michalak J. , Zygmanowski M. , Biskup T. , Kołodziej H.

Warianty tytułu

EN

Model of three level NPC converter allowing the grid energy recuperation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model symulacyjny trójpoziomowego przekształtnika NPC w konfiguracji podwójnej AC-DC-AC współpracującego z siecią zasilająca 3 x 1000 V i silnikiem asynchronicznym klatkowym o mocy 250 kW. Model symulacyjny zrealizowano w darmowym oprogramowaniu GeckoCIRCUITS, który pozwolił połączyć w modelu warstwę obwodów elektrycznych, z warstwami sterowania, mechaniczną i cieplną. Tak złożony model całkowicie spełnia wymagania związane z projektowaniem przekształtników energoelektronicznych. Przy sterowaniu przekształtnika NPC uwzględniono konieczność wyrównywania napięć obwodu pośredniczącego, które zostało zrealizowane za pomocą zmodyfikowanego algorytmu w modulatorze przekształtnika sieciowego. Sterowanie przekształtnikiem oparto na blokach funkcyjnych zapisanych w języku Java. Ważną zaletą programu GeckoCIRCUITS jest duża szybkość wykonywania symulacji i duża elastyczność związana z wyświetlaniem wyników.

EN

The simulation model of three-level NPC converter in the back-to-back configuration is presented in this paper. The converter is connected between 3x1000 power line and an asynchronous squirrel cage machine with the rated power of 250 kW. The simulation model has been developed in GeckoCIRCUIT, which is an open-source package intended to simulations of power electronic converters. This software allows in the single model coupling electrical circuit with control, thermal and mechanical layers. As a control algorithm Voltage-Oriented Control and Direct Torque Control with Space-Vector Modulation technique have been chosen for controlling of line and machine side converters. DC-link voltage balancing algorithm is also realized by line-side converter. Control layer in the simulation model has been realized by using Java-function blocks. Finally the simulation model developed in GeckoCIRCUITS allows simulating NPC converter very fast with great flexibility of visualizing simulation results.

Słowa kluczowe

PL

przekształtnik trójpoziomowy NPC; przekształtnik energoelektroniczny; silnik asynchroniczny klatkowy

EN

NPC converter; grid energy recuperation; DC-link voltage balancing

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 7390--7399
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Michalak J.

• Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Elektryczny, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki; 44-100 Gliwice; ul. B. Krzywoustego 2

autor

Zygmanowski M.

• Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Elektryczny, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki; 44-100 Gliwice; ul. B. Krzywoustego 2

autor

Biskup T.

• Enel-PC, spółka z o.o.; 44-101 Gliwice; ul. Gen. J. Sowińskiego 3

autor

Kołodziej H.

• Enel-PC, spółka z o.o.; 44-101 Gliwice; ul. Gen. J. Sowińskiego 3

Bibliografia

• 1. Buja G. S., Kaźmierkowski M. P.: Direct torque control of PWM inverter-fed ac motors-A survey. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 51, no. 4, pp. 744–757, Aug. 2004.
• 2. Kouro S. , Malinowski M., Gopakumar K., Pou J., Franquelo L. G., Wu B., Rodriguez J., Perez M. A., Leon J. I.: Recent advances and industrial applications of multilevel converters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 8, pp. 2553–2580, Aug. 2010.
• 3. Malinowski M., Kaźmierkowski M. P., Trzynadlowski A. M.: A comparative study of control techniques for pwm rectifiers in ac adjustable speed drives,” IEEE Transactions on Power Electronics. vol. 18, no. 6, pp. 1390–1396, Nov. 2003.
• 4. Nabae A., Takahashi I., Akagi H.: A new neutral-point-clamped PWM inverter. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 17, pp. 518–523, Sep.-Oct. 1981.
• 5. Pou J., Zaragoza J., Cellabos S., Saeedifard M., Boroyevich D.: A carrier-based PWM strategy with zero-sequence voltage injection for a three-level neutral-point-clamped converter. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 2, pp. 642–651, Feb. 2012.
• 6. Rodriguez J., Bernet S., Steimer P. K., Lizama I. E.: A survey on neutral-point-clamped inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. vol. 57, no. 7, pp. 2219–2230, Jul. 2010.
• 7. Rodríguez J., Franquelo L. G., Kouro S., Leon J. I., Portillo R. C., Prats M. A. M., Perez M. A.: Multilevel converters: an enabling technology for high-power applications. Proc. IEEE, vol. 97, no. 11, pp. 1786–1817, Nov. 2009.
• 8. Rodríguez J., Lai J. S., Peng F. Z.: Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 49, no. 4, pp. 724–738, Aug 2002.
• 9. Schnell R., Bayer M., Geissmann S.: Thermal design and temperature ratings of IGBT modules. ABB application note. 2013.
• 10. Zygmanowski M.: Analiza porównawcza właściwości wybranych wielopoziomowych przekształtników energoelektronicznych przeznaczonych do układów kondycjonowania energii elektrycznej. Rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2009.