Steady and Transient States Analysis of Matrix-Reactance Frequency Converter Based on Boost PWM AC Matrix-Reactance Chopper

• Autorzy: Korotyeyev I. , Fedyczak Z. , Szcześniak P.

Warianty tytułu

PL

Trójfazowy bezpośredni matrycowo-reaktancyjny przemiennik częstotliwości (MRPC) o topologii typu BOOT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with a three-phase matrix-reactance frequency converter (MRFC). The analysed MRFC topology is based on buck-boost matrix-reactance chopper (MRC) one with load synchronous connected switches (LSCS) set arranged as in the step-up matrix converter (MC). The MRFC in question makes it possible to obtain a load output voltage much greater than the input voltage. Presented in this paper is a description a new method for the analysis of the steady and transient state properties of presented MRFC. The analytical method based on d-q transformation is proposed to solving non-stationary equations, which we derive as a mathematical model of the state-space averaged method applying to the analysis of the discussed MRFC. The analysis results are obtained for a classical Venturini control strategy. Furthermore, for the verification of the theoretical analysis the simulation test results are also presented.

PL

Przedmiotem artykułu jest trójfazowy bezpośredni matrycowo-reaktancyjny przemiennik częstotliwości (MRPC) o topologii typu boost. Analizowany układ bazuje na sterowniku matrycowo-reaktancyjnym typu boost, z łącznikami wyjściowymi połączonymi jak w przekształtniku matrycowym typu step-up. Takie podejście daje możliwość uzyskania napięcia wyjściowego znacznie większego od napięcia zasilania. Ponadto, w artykule przedstawiono opis nowej metody analizy właściwości prezentowanego układu, w stanach ustalonych i przejściowych. Zaproponowana metoda analityczna, bazująca na przekształceniu d-q, polega na rozwiązaniu niestacjonarnych równań różniczkowych, uzyskanych z modelu uśrednionego. Wyniki badań analitycznych uzyskano dla klasycznej metody sterowania według Venturiniego. Ponadto, przedstawiono wyniki badań symulacyjnych w celu weryfikacji wyników analizy teoretycznej.

Słowa kluczowe

EN

matrix converter; matrix-reactance frequency converter; dq transformation

PL

przekształtnik matrycowy; matrycowo-reaktancyjny przemiennik częstotliwości; transformacja dq

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 11
• Strony: 279--284
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Korotyeyev I.

autor

Fedyczak Z.

autor

Szcześniak P.

• Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Inżynierii Elektrycznej, ul. Podgórna 50, 65-246 Zielona Góra,

Bibliografia

• [1] Wheeler P. W., Rodriguez J., Clare J. C., Empringham L., Weinstejn A., Matrix converters: A technology review, IEEE Trans. on Ind. Electron., 49 (2002), No. 2, 276-288.
• [2] Venturini M., Alesina A., The generalized transformer: a new bi-directional sinusoidal waveform frequency converter with continuously adjustable input power factor, Conf. Record, PESC’80, (1980) 242-252.
• [3] Huber L., D. Borojevic, Space vector modulated three-phase to three phase matrix converter with input power factor correction, IEEE Trans. on Ind Appl., 31 (1995), No. 6, 1234-1246.
• [4] Casadei D., Serra G., Tanti A., Zaroi L., Matrix converter modulation strategies: a New general approach based on space-vector representation of switch state, IEEE Trans. on Ind. Electronics, 49 (2002), No. 2, 370-381.
• [5] Apap M., Clare J. C., Wheeler P. W., Bradley K. J., Analysis and comparison of AC-AC Matrix converter control strategies, Proc. of PESC’ 03, (2003), 1287-1292.
• [6] Helle L., Larsen K. B., Jorgensen A. H., Munk-Nielsen S., Blaabjerg F., Evaluation of modulation schemes for three-phase to three-phase matrix converters, IEEE Trans. on Ind. Electronics, 51 (2004), No. 1, 158-170.
• [7] Kolar J. W., Schafmeister F., Round S. D., Ertl H., Novel three-phase AC-AC sparse matrix converter, IEEE Trans. on Power Electronics, 22 (2007), No. 5, 1649-1661.
• [8] Kwon W. H., Cho G. H., Analyses of static and dynamic characteristics of practical step-up nine-switch convertor, IEE Proc.-B, 140 (1993), No. 2, 139-146.
• [9] Zinoviev G. S., Obuchov A. Y., Otchenasch W. A.,. Popov W. I, Transformerless PWM AC boost and buck-boost converters, (In Russian), Technicznaja Elektrodinamika, T2 (2000), 36-39.
• [10] Fedyczak Z., Szcześniak P., Study of matrix-reactance frequency converter with buck-boost topology, PELINCEC 2005, Warsaw (2005), CD-ROM.
• [11] Fedyczak Z., Szcześniak P., Klytta M., Matrix-reactance frequency converter based on buck-boost topology, 12th Conf. EPE-PEMC, Portoroż 2006, CD-ROM, 763-768.
• [12] Fedyczak Z., Szcześniak P., Korotyeyev I., Generation of matrix-reactance frequency converters based on unipolar matrix-reactance choppers, Proc. of PESC’08, Rhodes (2008), 1821-1827, CD-ROM.
• [13] Fedyczak Z., Szcześniak P., Klytta M., Modelling and analysis of matrix-reactance frequency converter based on buck-boost topology by DQ0 transformation, 13th Conf. EPE-PEMC, Poznań (2008), (in progress).
• [14] Korotyeyev I., Y., Fedyczak Z., Analysis of transient and steady state processes in three-phase symmetric matrix-reactance converter system, Technicznaja Elektrodinamika, Nacjonalnaja Akademia Nauk Ukrainy, Kijev, (2008).
• [15] Fedyczak Z., PWM AC voltage transforming circuits, (In Polish), Zielona Góra University Press, Zielona Góra, (2003).
• [16] Korotyeyev I. Y., Fedyczak Z., Steady-state modelling of basic unipolar PWM AC line matrix-reactance choppers, COMPEL, 24 (2005), No. 1, 55-68.
• [17] Rim C. T., Hu D. Y., Cho G. H., Transformers as equivalent circuits for switches: general proofs and D-Q transformation based analyses, IEEE Trans. on Industry Applications, 26 (1990), No. 4, 777-785.