Scalar voltage-frequency control of the OVT inverter

• Autorzy: Muc Adam , Iwaszkiewicz Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.09.42

Warianty tytułu

PL

Skalarne sterowanie napięciowo-częstotliwościowe falownika OVT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

he paper presents the possibility of the scalar output voltage control of an OVT inverter. The OVT inverter is built of two component twolevel three-phase inverters: the main inverter (MI) and the auxiliary one (AI). The idea of the OVT inverter control and construction is based on the orthogonal space vectors theory. The output voltage of the OVT inverter takes the shape of a stepped voltage analogous to the voltage generated by multilevel inverters. The paper demonstrates possible control methods of the output voltage frequency and amplitude. The results obtained during simulation studies prove that the output voltage essential parameters may be a function of the DC voltage and the control circuitry permits easy defining of selected voltage/frequency characteristics.

PL

W artykule przedstawiono sposób sterowania skalarnego napięcia i częstotliwości falownika napięcia w oparciu o teorię przestrzennych wektorów ortogonalnych (OVT). Falownik OVT zbudowany jest z dwóch składowych dwupoziomowych falowników trójfazowych: falownika głównego (MI) i pomocniczego (AI). Napięcie wyjściowe falownika OVT ma postać napięcia schodkowego analogicznego do napięcia generowanego przez falowniki wielopoziomowe. W artykule przedstawiono możliwe metody sterowania częstotliwością i amplitudą napięcia wyjściowego. Uzyskane wyniki badań symulacyjnych dowodzą, że istotne parametry napięcia wyjściowego mogą być funkcją napięcia stałego zasilającego falowniki, a układ sterowania pozwala na łatwe definiowanie charakterystyk napięciowo-częstotliwościowych.

Słowa kluczowe

EN

space vector; vector orthogonality; three-phase OVT inverter; fundamental harmonic frequency

PL

wektor stanu; wektor ortogonalny; trójfazowy falownik OVT; harmoniczna podstawowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 9
• Strony: 217--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Muc Adam

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Okrętowej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81- 225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9495-087X

autor

Iwaszkiewicz Jan

• Uniwersytet Morski w Gdyni, Katedra Automatyki Okrętowej, Wydział Elektryczny, ul. Morska 81-87, 81- 225 Gdynia

• https://orcid.org/0000-0002-9827-715X

Bibliografia

• [1] H.L. Do, A Soft-Switching DC/DC Converter with High Voltage Gain. IEEE Trans. Power Electron. 2010, 25, pp.1193–1200, https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2039879
• [2] R. Wai, S. Member, C. Lin, R. Duan, Y. Chang, High-Efficiency DC-DC Converter With High Voltage Gain 437 and Reduced Switch Stress. IEEE Trans. Ind. Electron. 2007, 54, pp. 354– 364
• [3] X. Hu, J. Wang, L. Li, Y. Li, A Three-Winding Coupled-Inductor DC–DC Converter Topology With High Voltage Gain and Reduced Switch Stress. IEEE Trans. Power Electron. 2018, 33, 1453–1462 https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2689806.
• [4] K. Jin, X Ruan, Hybrid Full-Bridge Three-Level LLC Resonant Converter—A Novel DC–DC Converter Suitable for Fuel-Cell Power System. In Proceedings of the 2005 IEEE 36th Power Electronics Specialists Conference, Dresden, Germany, 16 June 2005; Volume 53, pp. 1492–1503
• [5] H. Ramirez, C. Restrepo, T. Konjedic, J. Calvente, A. Romero, C. Baier, R. Giral, Efficiency Comparison of Fuel-Cell Hybrid Systems Based on the Noninverting Buck-Boost Converter. IEEE Trans. Power Electron. 2017, 33, pp. 1237–1246
• [6] M.D. Siddique, Low Switching Frequency Based on Asymmetrical Multilevel Inverter Topology With Reduced Switch Count. IEEE Access 2019, 7, pp. 86374–86383.
• [7] J. Iwaszkiewicz, J. Perz, Multilevel Convertors for istributed Power Generation Systems with DC Voltage Sources; ICREPQ: Saragossa, Spain, 2005
• [8] Y.M. Chen, Y.C. Liu, S.C. Hung, C.S. Cheng, Multi-input inverter for grid-connected hybrid PV/wind power system. IEEE Trans. Power Electron. 2007, 22, pp. 1070–1077
• [9] N.A. Rahim, K. Chaniago, J. Selvaraj, Single-Phase Seven-Level Grid Connected Inverter for Photovoltaic System. IEEE Trans. Ind. Electron. 2011, 58, 2435–2443
• [10] J. Liu, X. Zhu, J. Zeng, A Seven-level Inverter with Self-balancing and Low Voltage Stress. IEEE J. Emerg. Sel.Top. Power Electron. 2018, 8, 685–696
• [11] P. Roshankumar, R.S. Kaarthik, K. Gopakumar, J.I. Leon, A Seventeen-Level Inverter formed by Cascading Flying Capacitor and Floating Capacitor H-bridges. IEEE Trans. Power Electron. 2014, 30, 3471–3478
• [12] E. Drives, A. Maather, P. Electronics, N. Ouest, A Novel 31- Level Packed U Cells Converter. In Proceedings of the 2011 International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Malaga, Spain, 11–13 May 2011
• [13]M. Hartman, M. Hashad, J. Iwaszkiewicz, Developing Inverter Output Voltage Waveforms with the Help of Orthogonal Space Vectors, IEE Conference Power Electronics and Variable Speed Drives PEVD’2000, London, United Kingdom, 18–19 IX 2000
• [14] M. Hashad, J. Iwaszkiewicz, A Novel Orthogonal-Vectors-Based Topology of Multilevel Inverters. IEEE Trans. Ind. Electron. 2002, 49, pp. 868–874
• [15] J. Iwaszkiewicz, A Novel Recurrent Approach to the Output Voltage Filtering of the Inverter. Electr. Power Qual. Util. Pol. Acad. Sci. 2003, 9, pp. 59–65
• [16] J. Iwaszkiewicz, A. Muc, The active filtering of the inverter output voltage by use of orthogonal vectors’ control strategy, Renewable Energy and Power Quality Journal, 2022, No. 20, pp. 817-821, https://doi.org/10.24084/repqj20.446
• [17] A. Muc, J. Iwaszkiewicz, Active Filtering of Inverter Output Waveforms Based on Orthogonal Space Vector Theory, Energies 2022, 15(21), 7861, https://doi.org/10.3390/en15217861

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).