Robust current control technique for boost-type AC-DC line side converter with sliding-mode voltage observer

• Autorzy: Knapczyk M. , Pieńkowski K.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie odporne przekształtnikiem sieciowym AC/DC z obserwatorem napięcia sieci typu "sliding-mode"

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a sliding-mode approach to design of control systems of the AC/DC line-side converter. The idea of control of the line-side converter is based on appropriate switching of the power devices in suitable time intervals determined by the control system. Since the reversible converter consists of controllable power switches it seems to be an ideal plant to implement sliding mode control. This kind of the nonlinear control strategy yields a discontinuous control law and has been implemented to direct control of the power transistors. Decreasing costs of hardware applications result in the growth of interest in using reversible rectifiers. This is due to sensorless operation. In this paper a sliding mode observer for source voltage has been designed and implemented into control system. A cascaded control structure has been chosen and a precise mathematical background for the observer and proposed control method has been presented. Simulation results of the examined control system of AC/DC line-side converter have been demonstrated and discussed.

PL

Artykuł prezentuje zastosowanie teorii ruchu ślizgowego w podejściu do projektowania układów regulacji przekształtnika sieciowego AC/DC (prostownika PWM). Koncepcja sterowania przekształtnikiem sieciowym polega na odpowiednim załączaniu kluczy energoelektronicznych przekształtnika w odpowiednich czasach określonych przez układ regulacji. Przekształtnik sieciowy jest z istoty obiektem nieliniowym o dyskretnym charakterze pracy, dlatego do jego sterowania może być zastosowana metoda ruchu ślizgowego. W artykule metoda sterowania nieliniowego oparta o zasadę ruchu ślizgowego została zaimplementowana do bezpośredniego sterowania tranzystorami mocy. Wzrost zainteresowania zastosowaniem prostowników PWM wynika z coraz niższych kosztów ich realizacji sprzętowej. Nowoczesne układy topologiczne przekształtników sieciowych AC/DC optymalizowane są pod kątem minimalnej liczby wymaganych czujników pomiarowych. Artykuł prezentuje implementację ślizgowego obserwatora napięcia sieci w układzie sterowania przekształtnika sieciowego. Przedstawiono zwięzły opis matematyczny obserwatora napięcia sieci oraz kaskadowego układu regulacji ślizgowej prostownika PWM. Zaprezentowano i omówiono wybrane wyniki badań symulacyjnych zaproponowanego układu sterowania nieliniowego przekształtnikiem sieciowym AC/DC.

Słowa kluczowe

EN

AC/DC line-side converter; PWM rectifier; sliding-niode control; nonlinear observer; sensorless operation; analysis

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 58, nr 25
• Strony: 381--392
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Knapczyk M.

• Politechnika Wroctawska, Instytut Maszyn, Napedow i Pomiarow Eleklrycznych, 50-370 Wroclaw, ul. Smoluchowskiego 19

autor

Pieńkowski K.

• Politechnika Wroctawska, Instytut Maszyn, Napedow i Pomiarow Eleklrycznych, 50-370 Wroclaw, ul. Smoluchowskiego 19

Bibliografia

• [1] EDWARDS CH., SPURGEON S. K., Sliding Mode Control – Theory and Applications, Taylor & Francis, United Kingdom, 1998.
• [2] KNAPCZYK M., PIEŃKOWSKI K., Analiza nieliniowych metod sterowania przekształtnikiem sieciowym AC/DC, Materiały Konferencyjne XIV Seminarium Technicznego KOMEL, Ustroń – Jaszowiec, 2005.
• [3] MALINOWSKI M., Sensorless Control Strategies for Three-Phase PWM Rectifiers, Ph.D.Thesis, Warsaw University of Technology, Warsaw, 2001.
• [4] PIRES V. F., SILVA J. F., Sliding Mode Controller for Single Phase AC/DC Buck-Boost Converter, 8th European Conference on Power Electronics and Applications EPE'99, Lausanne, September 1999.
• [5] SILVA F., Sliding-Mode Control of Boost-Type Unity-Power-Factor PWM Rectifiers, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.46, no.3, June 1999.
• [6] UTKIN V., GULDNER J., SHI J., Sliding Mode Control in Electromechanical Systems, Taylor & Francis, 1999.
• [7] VILATHGAMUWA D. M., WALL S. R., JACKSON R. D., Variable Structure Control of Voltage-Sourced Reversible Rectifiers, IEEE Proceedings on Electrical Power Applications, vol.143, no.1, January 1996.
• [8] YOUNG K. D., UTKIN V., ÖZGÜNER Ü., A Control Engineer’s Guide to Sliding Mode Control, IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol.7, no.3, May 1999.