Chattering-free sliding mode vector control of AC/DC line-side regenerative converter

• Autorzy: Knapczyk M. , Pieńkowski K.

Warianty tytułu

PL

Ślizgowe sterowanie wektorowe przekształtnikiem sieciowym AC/DC z ograniczeniem zjawiska chatteringu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of the modified control strategy for the AC/DC line-side converter with the Direct Power Control strategy. The application of the chattering-free sliding-mode controller with a smoothing integrator of the DC-link voltage has been presented. The design of the Direct Power Control method for the AC/DC line-side converters is based on the cascade structure. Hence the dynamics of the line current transients is forced by the inner control loop. The dynamics of the DC-link voltage is regulated by the outer control loop which is superior to the inner one. The DC-link voltage controller produces the output values which are simultaneously the input values for the controllers of the inner loop. Assuming that the DC-link voltage is controlled by the fast-switching sliding-mode controller the chattering phenomenon has an extremely negative influence on the quality of the operation of the inner controllers and must be eliminated. The novel chattering-free sliding-mode controller of the DC-link voltage has been designed and examined. The simulation and experimental results of the presented technique achieved with the help of the 3kVA power converter with the fixed-point DSP have been demonstrated and concluded.

PL

Artykuł prezentuje zastosowanie zmodyfikowanej metody bezpośredniego sterowania mocą (DPC) przekształtnika sieciowego AC/DC o dwukierunkowym przepływie energii. Zaprojektowano układ sterowania ślizgowego w pętli regulacji napięcia wyjściowego przekształtnika. Układ sterowania przekształtnika sieciowego AC/DC w oparciu o metodę bezpośredniego sterowania mocą charakteryzuje się strukturą kaskadową. Oznacza to, że szybkie zmiany dynamiczne prądów sieciowych sterowane są w wewnętrznej pętli regulacji, natomiast regulacja napięcia stałego obwodu pośredniczącego realizowana jest w nadrzędnej pętli sterowania. Wówczas sygnał wyjściowy regulatora napięcia stałego jest sygnałem zadanym dla regulatorów prądu w wewnętrznej strukturze sterowania. Klasyczny regulator ślizgowy, charakteryzujący się szybkim przełączaniem znaku sygnału o dużej wartości wzmocnienia, zastosowany w pętli regulacji napięcia stałego obwodu pośredniczącego powoduje silne odkształcenia w przebiegach prądów sieciowych, prowadząc często do niestabilności układu sterowania przekształtnika. W tym przypadku zjawisko szybkich przełączeń sygnału sterującego, zwane chatteringiem powinno być eliminowane. Zaimplementowano metodę ograniczenia niekorzystnego zjawiska chatteringu opartą na zastosowaniu dodatkowego integratora wygładzającego przebieg nieciągłego sygnału sterującego dwustanowego regulatora ślizgowego. Przedstawiono i omówiono wybrane wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych zaproponowanego układu sterowania nieliniowego przekształtnikiem sieciowym AC/DC.

Słowa kluczowe

EN

AC/DC line-side converter; PWM rectifier; direct power control; lookup table-based modulation; chattering-free Sliding Mode Control; smoothing integrator; nonlinear control

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 60, nr 27
• Strony: 168--181
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Knapczyk M.

autor

Pieńkowski K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektryczny, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, 50-372 Wrocław, ul. Smoluchowskiego 19

Bibliografia

• [1] AKAGI H., KANAZAWA Y., NABAE A., Generalized theory of the instantaneous reactive power in three-phase circuits, IEEE International Power Electronics Conference IPEC 1983, Tokyo 1983.
• [2] DODDS S. J., Interpolating Sliding Mode Control: an approach to high precision platform control with uncertain dynamics, IEE Colloquium on High Accuracy Platform Control in Space, London, June 1993.
• [3] HRASKO M., VITTEK J., HAVRILA R., LOKSENINEC I., Rotor Flux Observer in Pseudo-Sliding Mode for Vector Controlled Induction Motor Drives, 12th International Power Electronics and Motion Control Conference EPE-PEMC 2006, Portoroż, August/September 2006.
• [4] LOUKIANOV A.G., DODDS S.J., HOSNY W., VITTEK J., A robust automotive controller design, IEEE International Conference on Control Applications, Hartford, October 1997.
• [5] OHNISHI T., Three-phase PWM converter/inverter by means of instantaneous active and reactive power control, International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation IECON 1991, Kobe, October/November 1991.
• [6] TAKAHASHI I., NOGUCHI T., A new quick response and high efficiency control strategy of an induction motor, IEEE IAS Annual Meeting, 1985.
• [7] UTKIN V., GULDNER J., SHI J., Sliding Mode Control in Electromechanical Systems, Taylor & Francis, 1999.
• [8] WANG J., BAILEY W. N., DODDS S. J., A new sliding mode approach to the robust control of robotic manipulators with dynamic uncertainties, IEEE International Conference on Robotics and Automation, San Diego, May 1994.
• [9] YOUNG K.D., UTKIN V., OZGUNER U., A Control Engineer's Guide to Sliding Mode Control, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol.7, No.3, May 1999.