State-space current controller for the four-leg two-level grid-connected converter

• Autorzy: Gałecki A. , Kaszewski A. , Grzesiak L. M. , Ufnalski B.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.11.19

Warianty tytułu

PL

Regulator prądu ze sprzężeniem od wektora stanu dla czterogałęziowego dwupoziomowego przekształtnika sieciowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper a state-feedback current controller for four-leg grid-connected converter is presented. Two current control structures are proposed. The elementary one consists of the state regulator and a reference input matrix. The augmented one consists of the elementary structure with additional integral terms. Linear-quadratic optimization method is used to determine the controller coefficients. The developed current controller in the cascaded control structure with an outer PI DC-link voltage controller is used. Simulation results of the proposed control system are presented and discussed at the end of the paper.

PL

W artykule przedstawiono regulator prądu ze sprzężeniem od wektora stanu dla czterogałęziowego prostownika sieciowego. Zaproponowano dwie struktury regulacji prądu. Podstawowa zawiera regulator stanu i macierz wejścia. Rozszerzona składa się ze struktury podstawowej z dodanymi członami całkującymi. Dobór współczynników wzmocnień regulatora przeprowadzono z wykorzystaniem optymalizacji liniowo-kwadratowej. Opracowany regulator prądu współpracuje w kaskadowej strukturze regulacji z nadrzędnym regulatorem napięcia typu PI. W końcowej części artykułu przedstawiono i omówiono wyniki badań symulacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

grid-connected converter; state feedback control; linear quadratic regulator

PL

przekształtnik sieciowy; sterowanie od zmiennych stanu; regulator liniowo-kwadratowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 11
• Strony: 63--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., schem., wykr.

Twórcy

autor

Gałecki A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Kaszewski A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Grzesiak L. M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

autor

Ufnalski B.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

Bibliografia

• [1] Silva S.A.O., Modesto R.A., Goedtel A., Nascimento C.F., Compensation Algorithms Applied to Power Quality Conditioners in Three-Phase Four-Wire Systems, in proc. of IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2010, pp. 730-735
• [2] Rodriguez P., Luna A., Teodorescu R., Blaabjerg F., Liserre M., Control of a Three-phase Four-wire Shunt-Active Power Filter Based on DC-link Energy Regulation, in proc. of IEEE Intern. Conf. Optimal. of Electrical and Electronic Equip. 2008, pp 227-234
• [3] Sedlak M., Stynski S., Kazmierkowski M.P., Malinowski M., Three-level four-leg flying capacitor converter for renewable energy sources, Przeglad Elektrotechniczny, 2012, vol. 12a
• [4] Escobar G., Martinez P.R., Leyva-Ramos J. and Mattavelli P., Power factor correction with an active filter using a repetitive controller, in proc. of IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2006, Vol.2, pp. 1394-1399
• [5] Mendalek N., Al-Haddad, K., Kanaan H.Y., Hassoun G., Sliding mode control of three-phase four-leg shunt active power filter, in proc. of IEEE Power Electr. Spec. Conf. 2008, pp. 4362 – 4367.
• [6] Antoniewicz P., Kazmierkowski M.P., Predictive direct power control of three-phase boost rectifier, Bulletin of Polish Academy of Science, Technical Sciences, 2006, Vol. 54, No. 3
• [7] Dannehl J. and Fuchs F., Flatness-based voltage-oriented control of three phase PWM rectifiers, in proc. 13th Int. Power Electron. Motion Control Conf., 2008, pp. 444–450.
• [8] Kazmierkowski M.P., Cichowlas M., Comparison of current control techniques for PWM rectifiers, in proc. of IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2002, Vol. 4, pp 1259-1263.
• [9] Bobrowska M., Rafal K., Milikua H., Kazmierkowski M.P., Improved Voltage Oriented Control of AC-DC converter under balanced and unbalanced grid voltage dips, in proc. of IEEE International Conf. EUROCON, 2009, pp. 772-776
• [10] Dannehl J., Fuchs F., and Thgersen P., PI state space current control of grid-connected PWM converters with LCL filters, IEEE Trans. Power Electron., 2010, vol. 25, no. 9, pp. 2320–2330
• [11] Kedjar B. and Al-Haddad K., LQ control of a three-phase fourwire shunt active power filter based on three-level NPC inverter, in proc. of Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering CCECE, 2008, pp. 001279-001302
• [12] Kedjar B., Kanaan H.Y., Al-Haddad K., Vienna Rectifier With Power Quality Added Function, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, vol. 61, pp. 3847-3856.
• [13] Kanaan H.Y., Hayek A. and Al-Haddad K., Small-signal average modeling, simulation and carrier-based linear control of a three-phase four-leg shunt active power filter, in proc. of IEEE Intern. Electric Machines and Drives Conf., 2007, pp. 601-60
• [14] Franklin G.F. and Powell J.D., Digital Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley, London,1980
• [15] Kazmierkowski M.P., Krishnan R., Blaabjerg F., Control in Power Electronics, Academic Press, Oxford, UK, 2002
• [16] http://www.mathworks.com/help/robust/gs/tuning-controlsystems-with-systune.html (28.04.2014)
• [17] http://www.mathworks.com/help/robust/gs/pid-tuning-forsetpoint-tracking-vs-disturbance-rejection.html (28.04.2014)