Converter topology design for two-phase low-cost industrial and transport applications

• Autorzy: Dobrucký B. , Praženica M. , Beňová M.

Warianty tytułu

PL

Projekt topologie przetwornika dwufazowego dla zastosovań przemysłowych i transportowych

• Konferencja: 13TH International Conference Computer Systems Aided Science, Industry and Transport "TRANSCOMP 2009"
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with power electronic two-phase orthogonal system for industrialand transport drives applications. Two-phase circuits typically use two separate pairs of current-carrying conductors. Such a two-phase supply with 90 degrees between phases can be easily created using power electronic converters supplied from battery. DC/2AC and DC/HF_AC/2AC converter system can generate twophase orthogonal output with both variable voltage and frequency. The proposed system with AC interlink, in comparison with currently used conventional systems, uses two single phase full or half-bridge matrix converters. The advantage is then less number of semiconductor devices and higher efficiency. Modelling and simulation of two matrix converters with R-L and motor load are given in the paper. Results of simulation are compared to experimental verification carried-out ones.

PL

Artykuł dotyczy zastosowania przekształtników dwufazowych, z przesunięciem między fazami równym 90 stopni w urządzeniach przemysłowych i transportowych. Dwufazowe obwody zazwyczaj używają dwóch odseparowanych par przekształtników prądu. Taki dwufazowy zasilacz z kątem fazowym równym 90 stopni może być łatwo zbudowany używając przekształtników zasilanych z baterii. System przekształtników DC/2AC i DC/HF_AC/2AC umożliwia generowanie dwóch sygnałów przesuniętych względem siebie o 90 stopni, z możliwością zmian napięcia i częstotliwości. Proponowany system z "AC interlink" w porównaniu z obecnie stosowanymi układami używa przekształtników z wykorzystaniem jednofazowych mostków w układzie pełnym lub półpełnym. Zaletą tego jest mniejsza liczba elementów półprzewodnikowych i większa sprawność. W artykule przedstawione jest modelowanie i symulacja dwóch przekształtników z elementami R-L i z silnikiem. Wyniki symulacji są porównane z wynikami eksperymentów.

Słowa kluczowe

EN

two-phase power; single- and two phase systems; full- and half bridge converters; matrix converters; modulation strategies; modelling and simulation

PL

moc dwufazowa; jedno- i dwufazowy system; mostki w układzie pełnym lub półpełnym.; układ przekształtników; modulacja strategii; modelowanie i symulacja

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 6
• Strony: CD--CD
• Opis fizyczny: -pełny tekst, Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dobrucký B.

autor

Praženica M.

autor

Beňová M.

• University of Zilina, Faculty of Electrical Engineering, 010 26 Zilina, Slovak Republic,

Bibliografia

• [1] Blalock, T.J.: The First Poly-Phase System - a Look Back at Two-Phase Power for AC Distribution. In: IEEE Power and Energy Magazine, March-April 2004, ISSN 1540-7977 pg. 63.
• [2] Two-Phase Power. Wikipedia the free encyclopedia, http://www.wikipedia.org, July 2009.
• [3] Bala, S. and Venkataramanan, G.: Balanced Power Aggregation of Asymmetric Singlephase Systems. University of Wisconsin - Madison, 200x
• [4] Dobrucky, B., Benova, M., Pokorny, M.: Using Virtual Two Phase Theory for Instantaneous Single-Phase Power System Demonstration. In: Electrical Review / Przegląd Elektrotechniczny (PL), Vol. 85 (2009), No. 1, pp. 174-178, ISSN 0033- 2097.
• [5] Dobrucký, B., Pavlanin, R., Pokorný, M.: Direct Single to Two/Three-Phase Power Electronic Conversion for AC Traction. In: Proc. of the 8th IASTED EuroPES'08 - Int'l Conf. on Power and Energy Systems, Corfu (GR), June 2008.
• [6] Dobrucký, B., Špánik, P., Kabašta, M.: Power Electronic Two-Phase Orthogonal System with HF Input and Variable Output. In: Magazine of Electronics & Electrical Engineering, Kaunas (LT), No. 1 (83), 2009, ISSN 1392-1215, pp. 9-14.
• [7] Gonthier, L., et al.: High-Efficiency Soft-Commutated DC/AC/AC Converter for Electric Vehicles. In: Journal ElectroMotion 5 (1998), no. 2, pp. 54 - 64, ISSN 1223-057X.
• [8] Luft, M., Szychta, E.: Commutation Processes in Multiresonant ZVS Bridge Converter. In: AEEE - Advances in Electrical and Electronic Engineering, University of Zilina (SK), No 1-2, Vol. 7/2008, pp. 84-91, ISSN 1336-1736.
• [9] Prazenica, M.: Design of 2-Phase Switched Power Supply with Matrix Converters. Master Thesis, FEE University of Zilina (SK), 2009.
• [10] Blaabjerg, F. et al.: Evaluation of Low-Cost Topologies for Two-Phase IM Drives in Industrial Application. Record of 37th IEEE IAS Annual Meeting on Industry Application, vol. 4, pp. 2358-2365, ISSN 0197-2618.
• [11] Blaabjerg, F., Lungeanu, F., Skaug, K., Tonnes, M.: Two-Phase Induction Motor Drives. IEEE Industry Applications Magazine, July-Aug. 2004, vol. 10, no. 4, pp. 24- 32, ISSN: 1077-2618.
• [12] Phuc, N.: Single- and Two-Phase Motors, Chapter 9. OpenCourse Ware: http://vocw.edu.vn/content/m10681-/1.1/, Dec 2, 2007.
• [13] Popescu, M., Demeter, E., Micu, D., Navrapescu, V. Jokinen, T.: Analysis of a Voltage Regulator for a Two-Phase Induction Motor Drive. In: Proc. of IEMD - Int'l Conf. on Electric Machines and Drives, Seattle (US), 1999, pp. 658-660.
• [14] Bala, S.: Dynamics of Single/Two Phase Induction Motors. Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin-Madison, 200x.
• [15] Záskalický, P., Záskalická, M.: Behaviour of the Two-phase Permanent Magnet Synchronous Motor Supplied by Rectangular Voltage. In: Acta Technica CSAV 50 (2005), 195-206, Prague (CZ).
• [16] Záskalický, P., Záskalická, M.: Behaviour of the Two-phase Permanent Magnet Synchronous Motor Supplied by Triacs from Single-Phase Voltage. In: Acta ElecCONVERTER TOPOLOGY DESIGN FOR TWO-PHASE LOW-COST 11 trotechnica et Informatica, TU Kosice (SK), vol. 5 (2005), no. 3, pp. 1-5, ISSN 1335- 8243.
• [17] Kragh, H.: Modelling, Analysis and Optimisation of Power Electronic Circuits for Low-Cost Drives. Ph.D. Thesis, Institute of Energy Technology, Aalborg University (DK), February 2000, ISBN 87-89179-28-5.
• [18] Chau, K.T., Chan C.C., and Wong, Y.S.: Advanced Power Electronic Drives for Electric Vehicles. Electro-Motion 5 (1998), no. 2, pp. 42-53, ISSN 1223-057X
• [19] Wheeler, P.W., Rodriguez, J. Clare, J.C. Empringham, L. and Weinstein, A.: Matrix Converters: A technology review. IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 49, no. 2, pp. 276-288, Apr. 2002.
• [20] Bala, S., Venkataramanan, G.: Matrix Converter BLDC Drive using Reverse-Blocking IGBTs. Proc. of IEEE APEC'06 Int'l Conf., Dallas, Texas (US), March 2006, pp. 660- 666.
• [21] Zuckerberger, A., Weinstock, D., Alexandrovitz, A.: Single - Phase Matrix Converter. IEE Proc. on Electrical Power Applications, vol.144, no. 4, 1997.
• [22] Dobrucký, B., Šul, R., Beňová, M.: Mathematical Modelling of Two-Stage Frequency Converter using Special Methods: Complex Conjugated Magnitudes and Orthogonal Park/Clarke Transformation Ones. In: Journal of Applied Mathematics, vol. II, no. III, 2009, ISSN 1337-6365.
• [23] Roy, M., Gonthier, L., Anceau, Ch.: The MBS (MOS Bidirectional Switch), a New MOS Switch with Reverse Blocking Voltage, ST Microelectronics, Proc. of EPE ´99 Int'l Conf., Lausanne (FR), Sep. 1999.
• [24] Rahimo, M., Kopta, A., Schlapbach, U.: The Bi-mode Insulated Gate Transistor (BIGT) - A High Voltage Switch for Next Generation Megawatt Applications. Journal of Bodo's Power Systems, July 2009, pp. 16-19, ISSN 1863-5598.
• [25] Havrila, R.: Three-Phase Matrix Converter and Its Application in Power Semiconductor Systems (in Slovak). PhD Thesis, FEE University of Zilina (SK), 2000.
• [26] Benova M., Dobrucky B., Prazenica M.: Modelling and Simulation of HF Half-Bridge Matrix Converter System in Frequency Domain - in this Proceedings.
• [27] 56F8013 Demonstration Board User Guide, 56F8000 16-bit Digital Signal Controllers, Freescale Semiconductors, Rev. 0.