Przekształcenie Fouriera - narzędzie nie tylko analizy przebiegów schodkowych

• Autorzy: Iwaszkiewicz J. , Perz J.

Warianty tytułu

EN

Fourier transform - a useful tool not only for analysis of stepped waveforms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Referat poświęcony jest zagadnieniu formowania przebiegów schodkowych falowników wielopoziomowych. Przedstawiono propozycję rozwiązania zagadnienia aproksymacyjnego polegającego na aproksymacji funkcji f(x) = sin(x) za pomocą ciągu funkcji gn(x) opisujących impulsy prostokątne. Parametry tego ciągu określono wykorzystując współczynniki Fouriera szeregu ortogonalnego funkcji gn(x). Przeanalizowano spektra harmonicznych przebiegów napięcia schodkowego generowanego w ten sposób i poszukano optymalnego, w sensie minimalnej zawartości wyższych harmonicznych (THD), kształtu takiego przebiegu dla falownika trójpoziomowego. Wykazano, że stosując proponowane metody optymalizacyjne można uzyskać znaczące zmniejszenie współczynnika THD (z 31,09 % do 20,40 %). Zaprezentowane również zostały przykłady struktur przekształtników umożliwiających zastosowanie modelu fourierowskiego do kształtowania przebiegów wyjściowych.

EN

The paper is related to the problem of shaping of stepped waveforms generated by multilevel converters. Fourier-style model is based on the approximation of the function f(x) = sin(x) using series of the square-wave pulses described by series of gn(x) functions. The parameters of this series have been calculated with Fourier factors of the orthogonal series composed from the gn(x) functions. The harmonic spectra of the waveforms generated in this way have been analyzed and the optimization of the waveform to obtain the minimal value of the THD factor has been carried. It has been proved that using proposed optimization methods it is possible to achieve significant decrease of the THD factor (from 31.09 % to 20.98 %). The ideological examples of the converter structures using Fourier-style model for synthesis of alternating voltage waveforms have been presented.

Słowa kluczowe

PL

szereg Fouriera; funkcje ortogonalne; aproksymacja; falownik wielopoziomowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2007
• Tom: Z. 232
• Strony: 167--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Iwaszkiewicz J.

autor

Perz J.

• Instytut Elektrotechniki, Oddział w Gdańsku,

Bibliografia

• 1. Białasiewicz J. T.: Falki i aproksymacje. Wydawnictwa Naukowe—Techniczne, Warszawa 2004.
• 2. Bronsztejn I. N., Siemiendiajew K. A., Musiol G., Muhlig H.: Nowoczesne kompendium matematyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.
• 3. Bubnicki Z.: Teoria i algorytmy sterowania, Państwowe Wydawnictwa Naukowe, Warszawa 2002.
• 4. Chiasson J. N., Tolbert L. M., McKenzie K. J., Zhong Du.: A Complete Solution to the Harmonic Elimination Problem, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 19, no. 2, March 2004.
• 5. Chiasson J. N., Tolbert L. M., McKenzie K. J., Zhong Du.: Control of a Multilevel Converter Using Resultant Theory, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 11, no. 3, May 2003.
• 6. Iwaszkiewicz J.: Model matematyczny przekształtnika trójfazowego dla przebiegów dyskretnych, Prace Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 222,Warszawa, 2005.
• 7. Iwaszkiewicz J., Perz J.: Amplitude Modulation - an Alternative Method of Generating the Convertor Output Waveforms, International Conference on Renewable Energy and Power Quality ICREPQ'O4, Barcelona, 2004.
• 8. Iwaszkiewicz J., Perz J.:- Multilevel Convertors for Distributed Power Generation Systems with DC Voltage Sources, International Conference on Renewable Energy and Power Quality ICREPQ'O5, Saragossa, 2005.
• 9. Iwaszkiewicz J., Witkowski S., Perz J.: Wybrane modele wielopoziomowych falowników napięcia, VII Krajowa Konferencja Naukowa, SENE'2005, Łódź, 2005.
• 10. Rodriguez J., Lai J.-S., Peng F. Z.: Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls and Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2002 August, Vol. 49, no. 4.
• 11. Sahali Y., Fellah M. K.; Selective harmonic eliminated pulse-width modulation technique (SHE PWM) applied to three-level inverter/converter. Industrial Electronics, 2003. ISIE '03. 2003 IEEE International Symposium on Volume 2, June 2003.
• 12. Steimer P.: Operating a Power Electronic Circuit Arrangement Having Multiple Power Converters, U.S. patent number 06,009,002, assigned to Asea Brown Boveri, December 1999.
• 13. Steinke J.K.: Switching Frequency Optimal PWM Control of a Three-Level Inverter, IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 7, No. 3, July 1992.
• 14. Tolbert L M., Habetler T. G.: Novel Multilevel Inverter Carrier-Based PWM Method, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 35, no. 5, September/October 1999.
• 15. Tolbert L. M., Chiasson J., McKenzie K., Zhong Du: Elimination of harmonics in a multilevel converter with nonequal DC sources, Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2003. APEC '03. Eighteenth Annual IEEE, vol. 9-13 Feb., 2003.
• 16. Venkataramanan G., Bendre A.: Reciprocity-Transposition-Based Sinusoidal Pulsewidth Modulation for Diode-Clamped Multilevel Converters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 49, no. 5, October 2002.