Variable structure control of PWM rectifier with sliding-mode-based modulation and minimized number of sensors

• Autorzy: Knapczyk M. , Pieńkowski K.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie ze zmienną strukturą prostownikiem PWM z modulacją ślizgową i minimalną liczbą czujników pomiarowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the novel approach to the sliding-mode-based modulation technique in application to the PWM rectifier with the minimized number of the necessary voltage and current transducers. The crucial and technically most inconvenient part of this sensorless technique is the preliminary reconstruction of the line three-phase currents based on the proper sampling of the DC-link current within the specified PWM periods. The reconstructed grid currents are then used to estimate their smooth counterparts as well as the grid three-phase voltages. This can be realized through the application of the sliding-mode current observer for the grid voltage mixed with the conventional nonlinear asymptotic observer for the grid voltage. The novel approach to the design of the sliding-mode control for the PWM rectifier is based on the application of the nonlinear current controllers in the d-q coordinate frame and the direct look-up table-based modulation. This solution allows eliminating the back transformation into the three-phase coordinate system. The selected computational results based on the multi-rate simulations have been presented and discussed.

PL

Artykuł prezentuje metodę modulacji ślizgowej w zastosowaniu do układów sterowania prostowników PWM bez czujników pomiarowych napięcia i prądu sieci zasilającej. Proces rekonstrukcji prądów przewodowych trójfazowej sieci zasilającej jest oparty na odpowiednim próbkowaniu sygnału prądu stałego w obwodzie pośredniczącym w czasie trwania impulsów sterujących kluczami przekształtnika według zdefiniowanego schematu. Następnie zrekonstruowane przebiegi prądów wejściowych prostownika PWM wraz z sygnałem napięcia stałego obwodu pośredniczącego przekształtnika są poddane dalszej obróbce w obserwatorach ślizgowych. Przebiegi napięcia sieci zasilającej uzyskano przy zastosowaniu połączenia obserwatora ślizgowego z klasycznym obserwatorem nieliniowym. Zaprezentowano metodę modulacji ślizgowej PWM opartą na zastosowaniu ślizgowych regulatorów prądu sieci w wirującym synchronicznie układzie odniesienia (d-q) i trójwymiarowej tablicy wyboru wektora napięcia przekształtnika. Przedstawiona metoda modulacji ślizgowej pozwala na wyeliminowanie transformacji prostych przełączających do stacjonarnego, trójfazowego układu odniesienia, co ma miejsce w klasycznym układzie sterowania ślizgowego prostownikiem PWM. W artykule przedstawiono i omówiono wybrane wyniki badań symulacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

PWM rectifier; AC/DC converter; sliding-mode control

PL

prostownika PWM; przetwornik AC/DC; przesuwne w trybie kontroli

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 63, nr 29
• Strony: 403--413
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz.

Twórcy

autor

Knapczyk M.

autor

Pieńkowski K.

• 3CapTechnologies GmbH, Germany,

Bibliografia

• [1] KNAPCZYK M., PIENKOWSKI K., Robust Current Control Technique for Boos-Type AC-DC lineside Converter with Sliding-Mode Voltage Observer, Scientific Papers of the Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology of the Wroclaw University of Technology, No. 57, Studies and Research, No. 25, Wroclaw, 2005, pp. 381-392.
• [2] KNAPCZYK M., PIENKOWSKI K., Sliding-mode Virtual Flux Oriented Control of PWM rectifiers with fixed switching frequency, Power electronics and electrical drives - selected problems, ed. by Teresa Orłowska-Kowalska, Wroclaw University of Technology, 2007, pp. 122-136.
• [3] LEE D.-CH., LIM D.-S., AC Voltage and Current Sensorless Control of Three-Phase PWM Rectifiers, IEEE Transactions on Power Electronics, vol.17, no.6, November 2002, pp. 883-890.
• [4] LEE W.-CH., HYUN D.-S., LEE T.-K., A Novel Control Method for Three-Phase PWM Rectifiers Using a Single Current Sensor, IEEE Transactions on Power Electronics, vol.15, no.5, September 2000, pp. 861-870.
• [5] MALINOWSKI M., Sensorless Control Strategies for Three-Phase PWM Rectifiers, PhD Thesis, Warsaw University of Technology, Poland, 2001.
• [6] RADULOVIC Z., SABANOVIC A., Active Filter Control Using a Sliding Mode Approach, 25th Annual IEEE Power Electronics Specialist Conference PESC’94, June, 1994, pp.177-182.
• [7] UTKIN V. I., CHEN D.-S., ZAREI SH., MILLER J. M., Synchronous Rectification of the Automotive Alternator using Sliding Mode Observer, Proceedings on the American Control Conference, Albuquerque, 1997, pp.1141-1145.
• [8] UTKIN V., GULDNER J., SHI J., Sliding Mode Control in Electromechanical Systems, Taylor & Francis, 1999.