High-performance decoupled control of PWM rectifier with load compensation

• Autorzy: Knapczyk M. , Pieńkowski K.

Warianty tytułu

PL

Odsprzężone sterowanie wektorowe prostownikiem PWM o polepszonych właściwościach dynamicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the decoupled vector control of the PWM rectifier with the nonlinear DC-link voltage regulation and the load compensating feedforward. The concept of the proposed control system is based on Voltage Oriented Control with Space-Vector Pulse Width Modulation (SV-PWM). For the high-performance operation of the PWM rectifier and the satisfactory current tracing the decoupled current control has been introduced. The performance of the linear PI controller of the DC-link voltage is strictly dependent on its settings and it may introduce a disadvantageous voltage overshoot under a heavy load impact. In order to improve the transient response of the DC-link voltage control loop a load compensation has been proposed. The different approach to the control of the DC-link voltage based on the regulation of the square power of the DC voltage has been introduced. The algorithm of the proposed nonlinear control system of the PWM rectifier has been implemented on a fixed-point 150MHz DSP evaluation board of an experimental setup with a power converter. The selected experimental results have been presented and discussed.

PL

Artykuł prezentuje odsprzężone sterowanie wektorowe prostownikiem PWM z nieliniową regulacji napięcia stałego obwodu pośredniczącego i sprzężeniem wyprzedzającym od prądu obciążenia przekształtnika. W celu polepszenia właściwości dynamicznych układu sterowania prostownikiem PWI^ wprowadzono odsprzężenia prądów sieci w prostokątnym układzie współrzędnych, zsynchronizowanymi z wektorem napięcia sieci. Aby poprawić dynamiczną odpowiedź liniowego regulatora napięcia stałego przekształtnika wprowadzono sprzężenie wyprzedzające od prądu obciążenia. Ponadto przedstawiono metodę linearyzacji dynamiki działania pętli sterowania napięciem stałym poprzez regulację drugi potęgi napięcia stałego. Algorytm przedstawionej metody został zaimplementowany w układzie eksperymentalnym prostownika PWM opartym na stałoprzecinkowym procesorze sygnałowym sterującym mi dułem mocy przekształtnika. Przedstawiono i omówiono wybrane wyniki badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

AC/DC line-side converter; PWM rectifier; voltage oriented control; decoupled current control; nonlinear DC-link voltage control; feedforward load compensation

• 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: 182--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Knapczyk M.

autor

Pieńkowski K.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, 50-370 Wrocław, ul. Smoluchowskiego 19

Bibliografia

• [1] BLASCO-GIMÉNEZ R., PENA R., CÁRDENAS R., CARTES J., Load Compensated Non-linear Voltage Control of a Boost Type Rectifier, 9 International Conference on Power Electronics and Motion Control-EPE-PEMC'OO, Kośice, 2000.
• [2] KANELIS K., LORENZ L., STOLZE T., New Low Cost IGBT-Modules, Proceedings on International Conferences ZM Communications GmbH PCIM'01, Nuremberg, 2001.
• [3] KNAPCZYK M., PIEŃKOWSKI K., Analysis of Pulse Width Modulation Techniques for AC/DC Line-Side Converters, Scientific Papers of the Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology of the Wroclaw University of Technology, No. 59, Studies and Research, No. 26, Wroclaw, 2006.
• [4] KNAPCZYK M., PIEŃKOWSKI K., Robust Current Control Technique for Boos-Type AC-DC line-side Converter with Sliding-Mode Voltage Observer, Scientific Papers of the Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology of the Wroclaw University of Technology, No. 58, Studies and Research, No. 25, Wrocław, 2005.
• [5] KWON B.H., YOUM J.H., LIM J.W., A Line-Voltage-Sensorless Synchronous Rectifier, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 14, No. 5, September 1999.
• [6] RIOUAL P., POULIQUEN H., LOUIS J.P., Nonlinear control of PWM rectifier by state feedback linearization and exact PWM control, IEEE PESC '94 Proceedings, June, 1994.
• [7] RODRIGUEZ J.R., DIXON J.W., ESPINOZA J.R., PONTT J., LEZANA P., PWM Regenerative Rectifiers: State of the Art, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 52, No. 1, February 2005.
• [8] SINGH B., SINGH B.N., CHANDRA A., AL-HADDAD K., PANDE YA, KOTHARI D.P., A Review of Three-Phase Improved Power Quality AC-DC Converters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.51, No.1, June 2004.
• [9] SOARES V., VERDELHO P., Linear and Sliding-Mode Controllers for Three-Phase Four-Wire Power Converters, International Symposium on Industrial Electronics IEEE-ISIE '05, Dubrovnik, 2005.
• [10] YE Y., KAZERANI M., QUINTANA V.H, Modeling, Control and Implementation of Three-Phase PWM Converters, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, No. 3, May 2003.