The influence of the output impedance of the DC voltage source on the dynamic properties of the voltage source inverter for UPS system

• Autorzy: Rymarski Z. , Bernacki K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wyjściowej impedancji źródła napięcia stałego na własności dynamiczne inwertera napięcia przeznaczonego do systemu UPS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In many cases, the voltage source inverter in a UPS system requires increasing its input DC voltage. Regardless of the specific solution, a DC/DC converter that stores energy in the inductance is usually applied. That is why it should be expected that this inductance multiplied by the square of the voltage increasing factor in connection with the DC/DC converter output capacitor will consist of the equivalent circuit on the inverter input. The aim of the paper is to demonstrate the impact of such equivalent impedance on the dynamic properties of the inverter. The investigation of the developed inverter model will allow the question of whether the choice of the appropriate feedback compensating the effects of the additional resonant frequencies in the magnitude frequency domain that are characteristic of the control function is necessary depending on DC/DC converter parameters to be answered. The paper shows both software simulations and experimental laboratory model measurements.

PL

W wielu wypadkach należy podwyższyć napięcie wejściowe inwertera pracującego w systemie UPS. Bez względu na specyficzne rozwiązanie zwykle stosowane są przetwornice napięcia stałego gromadzące energię w indukcyjności. Dlatego należy oczekiwać że ta indukcyjność pomnożona przez kwadrat współczynnika podwyższania napięcia, w połączeniu z wyjściowym kondensatorem przetwornicy DC/DC będzie stanowić zastępczą impedancję na wejściu inwertera. Celem artykułu jest pokazanie wpływu takiej zastępczej impedancji na własności dynamiczne inwertera. Badanie zmodyfikowanego modelu inwertera pozwoli odpowiedzieć na pytanie, czy jest konieczny dobór odpowiedniego sprzężenia zwrotnego kompensującego zmiany charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej spowodowane dwoma dodatkowymi częstotliwościami rezonansowymi, zależnie od parametrów przetwornicy DC/DC. Artykuł przedstawia zarówno symulacje programowe jak i pomiary eksperymentalnego modelu laboratoryjnego.

Słowa kluczowe

EN

output impedance; PWM; frequency domain

PL

impedancja wyjściowa; modulacja PWM; charakterystyki częstotliwościowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 12
• Strony: 82--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Rymarski Z.

• Silesia University of Technology, Institute of Electronics

autor

Bernacki K.

• Silesia University of Technology, Institute of Electronics

Bibliografia

• [1] Rymarski Z., Amplitude Control In Single-Phase Inverters, International Conference on Signals and Electronic Systems ICSES’06, September 17-20, 2006, Łódź, Poland, pp. 331-334
• [2] Peng F. Z., Z-Source Inverter, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 2, March/April 2003, pp. 504 – 510, 2003
• [3] Adamowicz M., Strzelecki R., Peng F., Guzinski J., Abu Rub H., New Type LCCT-Z-Source Inverters, Proceedings of the 2011-14TH European Conference On Power Electronics And Applications (EPE 2011) Birmingham, England, Aug 30-Sep 01, 2011
• [4] Grzesik B., Siewniak P., Lyapunov Stability Analysis of DC-DC Power Electronic Converters: A Brief Overview, Przegląd Elektrotechniczny, 88 (2012), No.9A, 162 – 166
• [5] Rymarski Z., Complete design method of single-phase inverters for UPS systems, International Journal of Electronics, vol. 96, Issue 5, May 2009, pp. 521 – 535, 2009
• [6] Rymarski Z., Zagadnienia projektowe jednofazowych inwerterów napięcia w układach UPS, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, SIGMA-NOT, No. 11/2007, pp. 367 - 372
• [7] Bernacki K., Noga A., Analiza wpływu połączeń radiatora z płaszczyzną odniesienia na poziomy emisji promieniowanej, Przegląd Elektrotechniczny, R. 89 NR 4/2013, pp. 36 - 39
• [8] Bernacki K., Noga A., Numerical and Experimental Analysis of Radiated Emissions from Different Heat Sink Configurations, 22nd International Conf. Radioelektronika 2012, 17-18 April Brno, Czech Republic, pp. 40 - 42
• [9] Kim J., Choi J., Hong H., Output LC filter design of voltage source inverter considering the performance of controller, International Conference on Power System Technology, PowerCon 2000, vol. 3, 4 - 7 Dec. 2000, pp. 1659 – 1664
• [10] Ryu B., Kim J., Choi Ch., Design and analysis of output filter for 3-phase UPS inverter, Power Conversion Conference, 2 - 5 April 2002, vol. 3, pp. 941 – 946
• [11] Dewan S. B., Ziogas P.D., Optimum Filter Design for a Single-Phase Solid-State UPS System, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-15, Issue 6, November/December 1979, pp. 664 – 669, 1979
• [12] Rymarski Z., The discrete model of power stage of the voltage source inverter for UPS, International Journal of Electronics, vol. 98, No 10, October 2011, pp. 1291-1304
• [13] Dahono P. A., Purwadi A., Qamaruzzaman, An LC filter design method for single-phase PWM inverters, International Conference on Power Electronics and Drive System 21 - 24 February 1995, vol. 2, pp. 571 – 576
• [14] Kusko A., Galler D., Medora N., Output impedance of PWM UPS inverter-feedback vs. filters, IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 7 - 12 October 1990, vol. 2, pp. 1044 – 1048
• [15] Rymarski Z., Wpływ tolerancji parametrów filtra wyjściowego i obciążenia na sterowanie PID/CDM jednofazowego inwertera napięcia, Przegląd Elektrotechniczny, 87 (2011), No.10, pp. 114-117
• [16] Rymarski Z., The analysis of the output voltage distortions minimization in the 3-phase VSI for the nonlinear rectifier ROCO load, Przegląd Elektrotechniczny, 85 (2009), No.4, pp. 127 – 132
• [17] Rymarski Z., Design method of a 3-phase VSI for UPS systems, Conference: International Conference on Signals and Electronic Systems (ICSES 2008) Location: Cracow, POLAND, Date: SEP 14-17, 2008, conference proceedings, pp. 293-296
• [18] Rymarski Z., Control Systems of Single-Phase Voltage Source Inverters for a UPS, Proceedings of 11-th IFAC/IEEE International Conference On Programmable Devices And Embedded Systems, PDeS 2012, BRNO, May 23-th-25-th, 2012, pp. 291 - 296
• [19] Manabe S., Coefficient Diagram Method, 14th IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace, 1998, pp. 199 – 210
• [20] Manabe S., Importance of coefficient diagram in polynomial method, 42nd IEEE Conference on Decision and Control, vol. 4, 9 - 12 December 2003, pp. 3489 – 349
• [21] Hamamci, S. E., Kaya, I., Koksal, M., Improving Performance For A Class of Processes Using Coefficient Diagram Method, The 9th Mediterranean Conference on Control and Automation, MED'01, Dubrovnik, Croatia, June 27 - 29, 2001
• [22] Rymarski Z., Dobór mikrokontrolera do sterowania inwerterem napięcia w systemach UPS, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, SIGMA-NOT, No. 11/2012, pp. 111 - 114