Realizacja FPGA detekcji częstotliwości rezonansowej obwodu balansującego przekształtnika wielokomórkowego ac/ac z wykorzystaniem funkcji Walsha

• Autorzy: Stala R.

Warianty tytułu

EN

FPGA-based detection of the balancing circuit resonance frequency in the ac/ac multicell converter with use of Walsh functions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu utrzymania odpowiedniej proporcji napięć na kondensatorach źródłowych wielopoziomowego wielokomórkowego przekształtnika ac/ac stosuje się obwód balansujący - szeregowy obwód RLC dołączony do wyjścia układu. Warunkiem prawidłowej pracy przekształtnika wielokomórkowego z obwodem balansującym jest dostosowanie częstotliwości impulsowania pojedynczej komórki do częstotliwości rezonansowej obwodu balansującego. W wyniku eksploatacyjnych zmian parametrów obwodu balansującego (LC) może nastąpić zmiana jego częstotliwości rezonansowej oraz impedancji falowej. W artykule omówiono wpływ zmian parametrów obwodu balansującego na pracę przekształtnika wielokomórkowego ac/ac, oraz przedstawiono zjawiska pozwalające na rozpoznanie częstotliwości rezonansowej obwodu balansującego podczas pracy układu. Zaprezentowano realizację FPGA algorytmu czasu rzeczywistego detekcji częstotliwości rezonansowej obwodu balansującego. W pracy zrealizowano analizę harmonicznych sygnału z wykorzystaniem jego rozkładu na składowe z ortonormalnego układu funkcji Walsha.

EN

In the multilevel multicell converters the flying capacitor voltages are stabilized with use of a balancing circuit - the serial RLC connected to the output of the converter. This natural balancing process is obtained by adjustment the cells' switching frequency to the resonance frequency of the balancing circuit. As a result of exploitation the parameters of the balancing circuit (LC) and its resonance frequency or characteristic impedance can change. In the paper the effect of the balancing circuit parameters variation on the multicell ac/ac converter working conditions are described. The phenomenon that enables recognition the resonance frequency of the balancing circuit under working conditions is presented. The FPGA-based realtime detection of the resonance frequency of the balancing circuit is presented. In the algorithms the ortonormal Walsh functions system is used for signals spectrum analysis.

Słowa kluczowe

PL

przekształtnik energoelektroniczny; przekształtnik wielokomórkowy; funkcje Walsha; FPGA

EN

power electronic converter; multicell converters; Walsh functions; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 1
• Strony: 25--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Stala R.

• Katedra Automatyki Napędu i Urządzeń Przemysłowych AGH, Kraków,

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] Piróg S., S t a l a R., Selection of Parameters for a Balancing 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.
• [3] Piróg S., Przekształtniki wielokomórkowe, Przegląd Elektrotechniczny, (2003), nr 9, 537-543.
• [4] Piróg S., Przekształtniki wielokomórkowe -1. Zasada działania przekształtników wielopoziomowych, V Konferencja Naukowa "Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym" SENE'2003, Pol. Łódzka, Łódź 19-21 listopad 2003, 429-437.
• [5] 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.
• [6] 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.
• [7] 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.
• [8] Stala R., Stany awaryjne i obserwacja napięć na kondensatorach komórek przekształtnika wielokomórkowego dc/dc, Przegląd Elektrotechniczny, (2005), nr 9, 16-24.
• [9] Stala R., Penczek A., Baszyński M., Realizacja praktyczna układu sterowania dla wielokomórkowego przekształtnika DC/DC. VII Krajowa Konferencja Naukowa Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym, (VII SENE), Łódź, 23-25 listopada 2005 r., Tom II, 539-544.
• [10] Corrington M. S., Solution of Differential and Integral Equations with Walsh Functions, IEEE Trans. on Circuit Theory, CT-20 (1973), 5.
• [11] Biedrońska M., Grzymkowski R., Korek K., Nawrat A., Funkcje gięte, R-funkcje Rwaczewa, funkcje Walsha i ich zastosowania w zagadnieniach brzegowych, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 1999.
• [12] Horton J. W., Walsh Functions for Digital Impedance Relaying of Power Lines. IBM J. RES. DEVELOP.
• [13] Porwik P., Widmowe modelowanie systemów cyfrowych o zadanych cechach, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 2000.
• [14] Folkowski B. J.: Generation Of Gray Code Ordered Walsh Functions By Symmetric And Shift Copies, 0-7803-1254-6/93$03.080 (1993) IEEE, p.758.
• [15] Yuen Ch. K.: Function Approximation by Walsh Series, IEEE Trans. on Computers, (1975), p. 590.
• [16] Blachman N. M.: Spectral Analysis with Sinusoids and Walsh Functions, IEEE Trans. On Aerospace And Electronic Systems, Aes-7, (1971), p. 900.
• [17] Stala R.: Analiza sterowania przekształtnika wielokomórkowego ac/ac na podstawie modelu zrealizowanego w układzie FPGA, Przegląd Elektrotechniczny, (2007) nr 10, 28-36.
• [18] Choeisai K.: Low Fourier Harmonics PWM Pattern Synthesis Method Based on Walsh Function, International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003), p. 1172.
• [19] Jankovic D., Stankovic R. S., Drechsler R.: Decision Diagram Method for Calculation of Pruned Walsh Transform, IEEE Trans. On Computers, 50, (2001), p. 147.
• [20] Shanks J. L., Computation of the fast Walsh-Fourier transform, IEEE Trans. Computers, C-18, (1969), pp. 457-459
• [21] Swick D. A., Walsh function generation, IEEE Trans. Information Theory, IT-15, (1969), p. 167.
• [22] Baszyński M., Mondzik. A.: Wielokomórkowy falownik napięcia oparty o strukturę przekształtnika DC/DC, Przegląd Elektrotechniczny, (2007) nr 10, 28-36.