Three-level four-leg flying capacitor converter for renewable energy sources

Sędłak, M.; Styński, S.; Kaźmierkowski, M. P.; Malinowski, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Three-level four-leg flying capacitor converter for renewable energy sources

Autorzy

Sędłak M. , Styński S. , Kaźmierkowski M. P. , Malinowski M.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://pe.org.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Trójpoziomowy czterogałęziowy przekształtnik z kondensatorami o zmiennym potencjale dla energetyki odnawialnej

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents operation of the four-leg three-level flying capacitor converter interfacing renewable energy source with the grid. Such solution gives possibility to eliminate dy transformer typically used in the three-leg converter based solutions. The four-leg converter with proposed control method enables work in association of electrical grid disturbances (e.g. sags and undervoltages) by switching all legs separately to standalone or grid connected mode of operation, what allows for energy transfer between them. In this paper all possible operation modes are discussed and shown. The described control method is modification of well-known voltage oriented control (VOC) based on the proportional resonant controllers. Such control algorithm makes possible to treat each leg of four-leg converter as independent single-phase converter. Simulation study presents good performance and verified validity of the proposed solution.

Artykuł prezentuje badania symulacyjne trójpoziomowego czterogałęziowego przekształtnika z kondensatorami o zmiennym potencjale sprzęgającego odnawialne źródło energii z siecią elektroenergetyczną. Rozwiązanie takie daje możliwość eliminacji transformatora dy używanego przy najczęściej stosowanym układzie bazującym na przekształtniku trójgałęziowym. Artykuł wykazuje, że przekształtnik czterogałęziowy z proponowaną metodą sterowania pozwala na pracę podczas zaburzeń sieci elektroenergetycznej poprzez indywidualne przełączanie poszczególnych gałęzi do pracy autonomicznej lub sieciowej.

Słowa kluczowe

three-phase four-leg converters multilevel converters power electronic interfaces for renewable energy sources

trójfazowe przekształtniki czterogałęziowe przekształtniki wielopoziomowe sprzęgi energoelektroniczne dla energetyki odnawialnej

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Przegląd Elektrotechniczny

Rocznik

2012

Tom

R. 88, nr 12a

Strony

6--11

Opis fizyczny

Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Sędłak M.

autor

Styński S.

autor

Kaźmierkowski M. P.

autor

Malinowski M.

Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, Marcin.Sedlak@ee.pw.edu.pl

Bibliografia

[1] Kazmierkowski, M. P.; Jasinski, M.; Wrona, G., DSP-Based Control of Grid-Connected Power Converters Operating Under Grid Distortions, Industrial Informatics, IEEE Transactions on, vol. 7, no. 2 (2011), 204-211
[2] Benysek G., Kazmierkowski M. P., Popczyk J., Strzelecki R., Power electronic systems as a crucial part of Smart Grid infrastructure - a survey, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 59, no. 4 (2011), 455-473
[3] Ali S. M., Kazmierkowski M. P., Current regulation of four-leg PWM-VSI, in Proc. of, IEEE Ind. Electronics Conf. (IECON), vol. 3, (1998), 1853-1858
[4] Nabae A., Takahashi I., Akagi H., A new neutral- point-clamped pwm inverter, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol.17, no.5, (1981), 518-523
[5] Meynard T. A., Foch H. , Multi-level conversion: high voltage choppers and voltage-source inverters, in Proc. of IEEE PESC 1992, (1992), 397-403
[6] Antoniewicz, K.; Jasinski, M.; Stynski, S., Flying Capacitor Converter as a wind turbine interface - modulation and MPPT issues, Industrial Electronics (ISIE), 2012 IEEE International Symposium on, (2012), 1985-1990
[7] Rodriguez J., Tutorial on multilevel converters, in Proc. of International Conf. PELINCEC 2005, (2005)
[8] McGrath, B.P., Holmes, D.G., Enhanced Voltage Balancing of a Flying Capacitor Multilevel Converter Using Phase Disposition (PD) Modulations, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 26, no.7, (2011), 1933-1942
[9] Leon J.I., Portillo R., Vazquez S., Padilla J.J., Franquelo L.G., Carrasco J.M., Simple Unified Approach to Develop a Time-Domain Modulation Strategy for Single-Phase Multilevel Converters, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 55, no. 9, (2008), 3239-3248
[10] Leon J.I., Vazquez S., Sanchez J.A., Portillo R., Franquelo L.G., Carrasco J.M., Dominguez E., Conventional Space-Vector Modulation Techniques Versus the Single-Phase Modulator for Multilevel Converters, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 57, no. 7, (2010), 2473-2482
[11] Zhang R., Prasad V.H. , Boroyevich D., Lee F.C., Three-dimensional space vector modulation for four-leg voltage-source converters, Power Electronics, IEEE Transactions on, vol. 17, no. 3, (2002), 314-326
[12] Franquelo L.G., Prats M.M., Portillo R., Galvan J.I.L., Perales M.A., Carrasco J.M., Diez E.G., Jimenez J.L.M., Three-dimensional space-vector modulation algorithm for four-leg multilevel converters using abc coordinates, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 53, no. 2, (2006), 458- 466
[13] Stynski S., Space Vector PWM modulator reducing switching losses for three-level flying-capacitor inverters, Industrial Electronics (ISIE), 2010 IEEE International Symposium on, (2010), 3912-3917
[14] Wilamowski B.M., Irwin J.D., Power Electronics and Motor Drives, chapter 11: Three-Phase AC-DC Converters, Taylor and Francis Group, LLC, (2011)
[15] Salaet, J., Pereira, Contributions to the use of rotating frame control and space vector modulation for multilevel diodeclamped single-phase AC-DC power converters, PhD Thesis, Universitat Politecnica de Catalunya, Barcelona, Spain, 2006
[16] Teodorescu, R., Blaabjerg, F., Liserre, M., Loh, P.C., Proportional-resonant controllers and filters for gridconnected voltage-source converters, Electric Power Applications, IEE Proceedings, vol. 154, no. 5, (2006), 750-762
[17] Teodorescu, R., Blaabjerg, F., Liserre, M., Loh, P.C., A new breed of proportional-resonant controllers and filters for grid-connected voltage-source converters, Electric Power Applications, IEE Proceedings, vol. 153, no. 5, (2006), 750-762
[18] Blaabjerg, F., Teodorescu, R., Liserre, M., Timbus, A.V., Overview of Control and Grid Synchronization for Distributed Power Generation Systems, Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 53, no. 5, (2006), 1398-1409

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPS1-0050-0028