Analiza sterowania przekształtnika wielokomórkowego ac/ac na podstawie modelu zrealizowanego w układzie FPGA

• Autorzy: Stala R.

Warianty tytułu

EN

Ac/ac multicell converter analysis on the basis of FPGA-based model of the converter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę implementacji elementów układu sterującego dla przekształtników wielokomórkowych dc/dc i ac/ac w układzie FPGA. Omówione zostały wymagania dla generowania impulsów sterujących dla przekształtników wielokomórkowych, konsekwencje niedokładnego sterowania i sprzętowy sposób realizacji generatora impulsów, oraz regulatorów w układzie FPGA. Przedstawiono model matematyczny przekształtnika wielokomórkowego i sposób jego wykorzystania dla implementacji przekształtników wielokomórkowych dc/dc i ac/ac w układzie FPGA. Zastosowanie modelu FPGA przekształtników umożliwia weryfikację poprawności działania projektowanych układów regulacji oraz analizę wpływu zmian parametrów przekształtnika na poprawną pracę układu. Zaprezentowano możliwości badania przekształtników wielokomórkowych w zamkniętym układzie regulacji napięcia wyjściowego przekształtnika ac/ac oraz, w układzie regulacji prądu wyjściowego przekształtnika dc/dc.

EN

The paper presents the method of the practical implementation of FPGA devices in control circuits of multicell converters. The requirement for control signals generation for multicell converters, consequences of an improper control, and also hardware implementation of the controller and regulators algorithms in FPGA is analyzed. The mathematical model of the dc/dc and ac/ac multicell converters and its implementation for FPGA-based modeling of the converters is presented. The FPGA-based converter models enables to verify the control circuit project, and gives the possibility of a testing a sensitivity of the converters on its parameters variations. The closed loop systems for the output voltage regulation in ac/ac converters and the current regulation in dc/dc is presented.

Słowa kluczowe

PL

DSP; przekształtnik energoelektroniczny; przekształtnik wielokomórkowy; generowanie impulsów; FPGA

EN

power electronic converter; multicell converters; DSP; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2007
• Tom: R. 83, nr 10
• Strony: 28--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stala R.

• AGH w Krakowie, Katedra Automatyki Napędu i Urzadzeń Przemysłowych,

Bibliografia

• [1] Piróg S., Przekształtniki wielokomórkowe - 2. Przykładowe topologie przekształtników wielokomórkowych, V Konferencja Naukowa "Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym" SENE'2003, Pol. Łódzka, Łódź 19-21 listopad 2003, 438-443
• [2] Meynard T.A., Foch H., Forest F., Turpin C., Richardeau F., Delmas L., Gateau G., Lefeuvre T.A., Multicell Converters: Derived Topologies. IEEE Trans. Ind. Electron., .49 (2002), 978-987
• [3] Piróg S., Przekształtniki wielokomórkowe, Przegląd Elektro-techniczny, (2003), nr 9, 537-543
• [4] Meynard T.A., Foch H., Thomas P., Courault J., Jakob R., Nahrstaedt M., Multicell Converters: Basics Concepts and Industry Applications, IEEE Trans. Ind. Electron., 49 (2002), 955-964
• [5] Piróg S., Przekształtniki wielokomórkowe -1. Zasada działa-nia przekształtników wielopoziomowych, V Konferencja Naukowa "Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym" SENE'2003, Pol. Łódzka, Łódź 19-21 listopad 2003, 429-437
• [6] Gateau G., Fadel M., Maussion P., Bensald R., Meynard T.A., Multicell Converters: Active Control and Observation of Flying-Capacitor Voltages, IEEE Trans. Ind. Electron, 49,(2002), 998-1008
• [7] Turpin C., Baudesson P., Richardeau F., Forest F., Meynard T.A., Fault Management of Multicell Converters, IEEE Trans. Ind. Electron., 49 (2002), 988-997
• [8] Stala R., Stany awaryjne i obserwacja napięć na kondensato-rach komórek przekształtnika wielokomórkowego dc/dc, Prze-gląd Elektrotechniczny, (2005), nr 9, 16-24.
• [9] Stala R., Penczek A., Baszyński M., Realizacja praktyczna układu sterowania dla wielokomórkowego prze-kształtnika DC/DC. VII Krajowa Konferencja Naukowa Stero-wanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym, (VII SENE), Łódź, 23-25 listopada 2005 r., Tom II, 539-544
• [10] Piróg S., Stala R., Selection of Parameters for a Balanc-ing Circuit of DC-DC and AC-AC Multicell Converters, 11th European Conference on Power Electronics and Applications, 11-14 September 2005 – Dresden, Germany, CD Proceedings
• [11] Ruelland R., Gateau G., Meynard T.A., Hapiot J.M., Design of FPGA-Based Emulator for Series Multicell Converters Using Co-Simulation Tools, IEEE Trans. On Power. Electron, 18 (2003), n. 1, 455-463
• [12] Piróg S, Baszyński M., Czekoński J., Gąsiorek S., Mondzik A,. Penczek A, Stala R., Multicell DC/DC Converter with DSP/CPLD Control. Practical Results, 12h International Power Electronics and Motion Control Conference EPE-PEMC 2006, Portoroż Słowenia, 31 August - 2 September 2006, CD Proceedings
• [13] Skoczkowski S., Osypiuk R., Pietrusewicz K., Odporna regulacja PID o dwóch stopniach swobody. PWN, Warszawa 2006
• [14] Cirstea M., Modelowanie układów energoelektronicznych w ję-zyku VHDL oraz implementacja sterowania w strukturach FPGA, Przegląd Elektrotechniczny, (2005), nr 4, 16-20
• [15] Borkowski M., Dragan Ł., Kamiński B., Koczara W., Sprzętowa implementacja regulatora typu deadbeat dla falownika jednofa-zowego w układzie programowalnym FPGA, Przegląd Elektro-techniczny, (2006), nr 2, 133-137
• [16] Bashir M. Al.-Hashimi. System-on-chip: Next Generation Elec-tronics. IEE Circuits, Devices, and Systems Series 18, London, 2006