Steady state modelling of the bipolar PWM AC line matrix-reactance choppers based on Ćuk topologies

• Autorzy: Fedyczak Zbigniew

Warianty tytułu

PL

Modelowanie dwubiegunowych sterowników matrycowo-reaktancyjnych prądu przemiennego o topologiach typu Ćuk w stanie ustalonym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with non-isolated single and three-phase PWM AC line matrix-reactance choppers (MRC) based on Ćuk B1 and Ćuk B2 topologies. Their single-phase topologies are similar to well-known DC/DC converter ones with bipolar voltage gain. The MRC are built-up through substitution of the self-commutated unidirectional switches by the bi-directional ones. The new approach to steady state modelling of these MRC is presented in the paper. With the help of modified state space averaged method the four-terminal description of the averaged circuit models is presented. The basic properties formulas of the single-phase circuits with presented MRC, obtained by using of one four-terminal A chain parameters, are also inserted. Some theoretical analysis results arc presented together with simulation test results obtained for switched models of MRC (non stationary models) to verify of theoretical ones.

PL

Artykuł dotyczy nieizolowanych jedno- i trójfazowych sterowników matrycowo-reaktancyjnych (SMR) dwubiegunowych o topologiach typu Ćuk B1 oraz Ćuk B2. Ich topologie jednofazowe są podobne do znanych topologii przekształtników prądu stałego o dodatnim i ujemnym wzmocnieniu napięciowym. Topologie SMR są budowane przez zastąpienie łączników w pełni sterowalnych jednokierunkowych łącznikami w pełni sterowalnymi dwukierunkowymi. W artykule przedstawiono nowe podejście do modelowania tych sterowników w stanie ustalonym. Przedstawiono opis zaciskowy (czwórnikowy) modeli obwodowych uśrednionych SMR. które opracowano za pomocą zmodyfikowanej metody uśrednionych zmiennych stanu. Zamieszczono w nim również wyrażenia opisujące podstawowe właściwości układów jednofazowych z omawianymi MRC. Do opisu tych właściwości wykorzystano opis czwórnikowy za pomocą parametrów łańcuchowych typu A. W celu weryfikacji badań teoretycznych, niektóre rezultaty analizy teoretycznej są przedstawione razem z wynikami badań symulacyjnych układów z modelami obwodowymi z łącznikami idealnymi (modele niestacjonarne).

Słowa kluczowe

EN

PWM AC line matrix-reactance choppers; bipolar Ćuk topologies

PL

sterowniki prądu przemiennego; sterowniki matrycowo-reaktancyjne; topologia typu Ćuk

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 52, nr 3
• Strony: 303--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Fedyczak Zbigniew

• Institute of Electrical Engineering, University of Zielona Góra

Bibliografia

• 1. Hofmeester N. H. M., Van den Bosch P. P. J., Klassens J. B.: Modeling and control of an ac/ac boost-buck converter. Proc. of EPE'93, BVol. 7, No. 377, Brighton 1993, pp. 85-89.
• 2. Kim J. H., Min B. D., Kwon B. H., Won S. C.: A PWM Buck-Boost AC chopper solving the commutation problem. IEEE Trans. On Ind. Electr., Vol. 45, No. 5, Oct. 1998.
• 3. Fedyczak Z., Strzelecki R.: Three-phase PWM AC line boost and buck-boost conditioners under small quality factor circumstance. Proc. EPNC'98, Liege, Sept. 1998, pp. 184-187.
• 4. Ikrianniko A., Cuk S.: Direct AC/DC conversion without input rectification. Conf. Proc. PESC'99, St Louis, USA, 1999, pp. 181-186.
• 5. Fedyczak Z., Strzelecki R., Skórski K.: Three-phase PWM AC line conditioner based on Cuk converter topology: study of the basie energetic properties. EPE'99, CD (P.1 — P.10), Lausanne, Switzerland, 1999.
• 6. Zinoviev G. S., Obuhov A. E., Otczenasz W. A., Popov W. I.: Buck-boost without trans-former AC converters (in Russian). Technicznaja Elektrodinamika. Tematicznyj wipusk "Probliemi suczasnoj elektrotiechniki", Nacjonalna Akademia Nauk Ukrainy. Kijew 2000, pp. 36-39.
• 7.Fedyczak Z., Strzelecki R., Frąckowiak L., Kempski A.: An AC Voltage Transformation Circuits Based on Zeta or Sepie PWM AC Line Conditioners. Proc. of EPE'01 on CD. Graz, Sept. 2001.
• 8. Fedyczak Z.: Four-terminal chain parameters of averaged AC models out of basie non-isolated matrix-reactance PWM AC line conditioners. Archive of Electrical Engineering, Vol. L, No 4, 2001, pp. 395-409.
• 9. Fedyczak Z., Strzelecki R., Benysek G.: Single-phase PWM AC/AC semiconductor transformer topologies and applications. Proc. of PESC'02, Vol. 2, Cairns, Jun 2002, pp. 1048-1053.
• 10. Fedyczak Z., Strzelecki R., Sozański K.: Review of three-phase AC/AC semiconductor transformer topologies and applications. Proc. of Symp. SPEEDAM'02, Ravello, 2002, pp. B5-19 - B.5-24.
• 11. Fedyczak Z. Strzelecki R., Kasperek R., Skórski K.: Three-phase self-commutated static Var compensator based on Cuk converter topology. Proc. PESC'00, Vol. 1, Galway, Ireland, 2000, pp. 494-499.
• 12. Montero - Hernandez O. C., Enjeti P. N.: Application of a boost AC-AC converter to compensate for voltage sags in electric power distribution systems. IEEE 31st PESC'00, Vol. 1, Galway, Ireland. 18-23 June 2000, pp. 470-475.
• 13. Middlebrock R. D., Cuk S.: A generał unified approach to modelling switching converter power stages. Rec. PESC'76, 1976, pp. 18-34.
• 14. Korotyeyev I. Y., Fedyczak Z., Strzelecki R., Sozański K. P.: An averaged AC models accuracy evaluation of non-isolated matrix-reactance PWM AC line conditioners. Proc. of EPE'01on CD. Graz, Sept. 2001.
• 15. Korotyeyev I. Y., Fedyczak Z.: Steady state modelling of matrix-reactance PWM AC choppers. Proc. of XVII Symp. EPNC'02, Leuven — Poznań, July, 2002, pp. 175-178.
• 16. Osiowsk i J., Szabatin J.: Fundamentals of circuits theory. Podstawy teorii obwodów — in Polish, Tom III, WNT. Warszawa 1995.