BazTech - Yadda

1

The 48-pulse VSC-based generalized interline power-flow controller (GIPFC)

Ghorbani Amir

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 1

31--39

EN

The generalized interline power-flow controller (GIPFC) is a voltage-source controller (VSC)-based flexible ac transmission system (FACTS) controller that can independently regularize the power-flow over each transmission line of a multiline system. This paper presents a modeling and performance analysis of GIPFC based on 48-pulsed voltage-source converters. This paper deals with a cascaded multilevel converter model, which is a 48-pulse (three levels) source converter. The voltage source converter described in this paper is a harmonic neutralized, 48-pulse GTO converter. The GIPFC controller is based on d-q orthogonal coordinates. The algorithm is verified using simulations in MATLAB/Simulink environment. Comparisons between Unified Power Flow Controller (UPFC) and GIPFC are also included.

2

Unidirectional Protection Strategy for Multi-terminal HVDC Grids

Mokhberdoran A., Silva N., Leite H., Carvalho A.

Transactions on Environment and Electrical Engineering

|

2016

|

Vol. 1, No. 4

58--65

EN

Protection issue is identified as the main drawback of emerging multi-terminal HVDC grids. Multi-terminal HVDC grid demands fast short circuit fault current interruption. Fast DC circuit breakers as a promising solution can be implemented as either bidirectional or unidirectional devices. In addition to less implementation cost, the unidirectional DC circuit breakers have less power losses as compared to the bidirectional devices. A protection strategy for multi-terminal HVDC grid based on unidirectional breaking devices is discussed and assessed in this paper. The performance of unidirectional protection strategy is examined under different fault scenarios in a fourterminal MMC-HVDC grid model. Furthermore, the impacts of unidirectional protection strategy on power converters and also current interruption and surge arrester ratings of the DC circuit breakers are discussed.

3

A Review of LCC-HVDC and VSC-HVDC Technologies and Applications

Oni O. E., Mbangula K. I., Davidson I. E.

Transactions on Environment and Electrical Engineering

|

2016

|

Vol. 1, No. 3

68--76

EN

High Voltage Direct Current (HVDC) systems has been an alternative method of transmitting electric power from one location to another with some inherent advantages over AC transmission systems. The efficiency and rated power carrying capacity of direct current transmission lines highly depends on the converter used in transforming the current from one form to another (AC to DC and vice versa). A well-configured converter reduces harmonics, increases power transfer capabilities, and reliability in that it offers high tolerance to fault along the line. Different HVDC converter topologies have been proposed, built and utilised all over the world. The two dominant types are the line commutated converter LCC and the voltage source converter VSC. This review paper evaluates these two types of converters, their operational characteristics, power rating capability, control capability and losses. The balance of the paper addresses their applications, advantages, limitations and latest developments with these technologies.

4

The design approach to the single-phase Z-Source inverter

Rymarski Z., Hrynkiewicz E.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

154-157

EN

The impedance networks increment the input DC voltage of the voltage source inverters. Their advantage is lack of the additional switches – they use only inverter bridge switches. However they cause some side effects in the inverter operation. Up today the tips how to design Z-Source impedance network keeping it in the Current Continuous Mode are rare in the literature. The paper present problem of additional distortions of the ZSource inverter output voltage caused by “shoot through” states. The influence of the impedance network on the dynamic properties of the inverter can be the other problem. The properties of the magnetic materials in the used coils cores affect on the Z-Source inverter properties. The paper will show the approach to the design of the single-phase Z-Source inverter, the measurements of its control function Bode plots. The ZSI small signal model (required for the microprocessor based control) calculated using measurements will be presented.

PL

Sieci impedancyjne są stosowane do zwiększenia stałego napięcia wejściowego falowników. Ich zaletą jest brak dodatkowych przełączników – wykorzystują tylko przełączniki z mostka falownika. Jednak powodują one efekty uboczne w pracy falownika. Aktualnie trudno znaleźć w literaturze wskazówki jak projektować sieć impedancyjną typu Z-Source. Artykuł przedstawia problem powstawania dodatkowych zniekształceń napięcia wyjściowego falownika powodowanych stanami „shoot through”. Innym problemem może być wpływ sieci impedancyjnych na własności dynamiczne falownika. Własności materiałów magnetycznych rdzeni dławików wpływają na własności falownika z siecią Z-Source. Artykuł przedstawia podejście do projektowania jednofazowego falownika z siecią Z-Source, pomiary charakterystyk częstotliwościowych jego funkcji sterowania. Zostanie zaprezentowany małosygnałowy model układu ZSI (niezbędny do sterowania mikroprocesorowego), obliczony na podstawie pomiarów.

5

Hybrid propulsion concepts on ships

Völker T.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2013

|

nr 79

66--76

EN

The hybrid technology is not only a current issue in the field of electric vehicles. Also in the area of ships there are some projects to replace the proven diesel mechanical drives by innovative drive concepts. In this paper the feasibility of hybrid propulsion concepts is examined for different types of vessels. The paper shows that there are definitely opportunities to save energy by using hybrid drive systems on ships. In some cases this can even return the much higher investment by savings in fuel.

6

Power Transmission from Offshore Wind Farms

Völker T.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2012

|

nr 74

51--59

EN

The future for wind power generation in Germany is offshore wind energy. The preferred concept for power transmission over long distances from the offshore wind farm to the mainland is the High Voltage Direct Current (HVDC) power transmission. In this paper a new transmission koncept based on HVDC is presented.

7

New Multilevel Converter for Industrial Medium-Voltage Applications

Floricau D., Gateau G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 7

26-30

EN

In the paper the operation and the features of a new three-level (3L) converter for industrial medium-voltage application are presented. The proposed topology was named 3L-ASNPC (Active-Stacked-NPC). The main advantage of 3L-ASNPC converter is the reducing of the average switching frequency for all power devices. In the same time, the apparent switching frequency of the output voltage is naturally doubled. Experimental and simulation results are shown in order to validate the proposed structure and the analysis of the switching states.

PL

W artykule opisano zasadę działania i właściwości nowego trójpoziomowego przekształtnika (3L) do przemysłowych zastosowań średniego napięcia. Proponowana topologia została nazwana 3L-ASNPC (Active-Stacked-NPC). Główną zaletą proponowanego przekształtnika jest redukcja średniej częstotliwości przełączania dla wszystkich urządzeń elektrycznych. Równocześnie pozorna częstotliwość przełączania napięcia wyjściowego jest w sposób naturalny podwajana. W celu potwierdzenia poprawności działania zaproponowanej struktury i analiz stanów przełączników przedstawiono wyniki eksperymentów i symulacji.

8

Modulation Functions and Conduction Intervals of 3L-NPC and 3L-ANPC Converters

Floricau D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 10

228-232

EN

The paper is focused on the numerical calculus of total losses in each power device of 3L-NPC and 3L-ANPC converters. Due to the symmetry of the structures the conduction and switching losses have been calculated only for half of power devices. Different modulation functions have been elaborated in order to calculate the conduction losses. These are specific for each power device depending on the structure's type and on the PWM strategy. The obtained results for conduction currents (average and RMS values) have been validated using PSIM simulations.

PL

Artykuł dotyczy numerycznych obliczeń strat całkowitych w każdym elemencie mocy trójpoziomowego przemiennika typu NPC i ANPC. Z uwagi na symetrię struktur, straty przewodzenia i przełączania obliczono tylko dla połowy elementów mocy. Rożne funkcje modulujące zostały opracowane w celu obliczeń strat przewodzenia. Są one specyficzne dla każdego elementu mocy i zależą od typu struktury i wyboru strategii sterowania PWM. Uzyskane rezultaty dla prądów przewodzenia (średnie i skuteczne wartości) zostały potwierdzone symulacjami w programie PSIM.

9

Control of PWM rectifier under grid voltage dips

Bobrowska-Rafał M., Rafał K., Abad G., Jasiński M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2009

|

Vol. 57, nr 4

337-343

EN

This paper investigates control structure for grid connected three-phase two-level Voltage Source Converter (VSC) under distorted grid voltage conditions. Grid voltage is distorted by balanced and unbalanced voltage dips and higher harmonics. To address the problem, the control structure of converter is presented. The control system is a modification of Voltage Oriented Control (VOC) based on Dual Vector Current Controllers (DVCC). Grid synchronization under distorted voltage is achieved by employing Phase Locked Loop (PLL). Simulation and experimental results, which illustrate properties of proposed system, are presented.

10

Control and modulation methods of voltage source converter

Radomski G.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2009

|

Vol. 57, nr 4

323-336

EN

Control and modulation methods of Voltage Source Converter (VSC) have been presented in the paper. Model of VSC with three value transistor branch state function is introduced to describe operation of VSC. Predictive-corrective control method of VSC system is presented. Two variants of Space Vector PWM methods for VSC system are developed. Algorithm of cancelation of negative influence of dead time on the AC voltages is implemented in the proposed modulation methods. Correctness of introduced method is validated by simulation and experiment investigations.

11

The essence of three-phase AC/AC converter systems

Kolar J., Friedli T., Krismer F., Round S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 9

14-29

EN

In this paper the well-known voltage and current DS-link converter systems, used to implement an AC/AC converter, are initially presented. Using this knowledge and their space vector modulation methods we show their connection to the family of Indirect Matrix Converters and then finally the connection to direct Matrix Converters. Abrief discussion of extended Matrix Converter circuits is given and a new unidirectional three-level Matrix Converter topology is proposed. This clearly shows the topological connections of the converter circuits that directly lead to an adaptability of the modulation methods. These allow the reader who is familiar with space vector modulation of voltage and current DS-link converters to simply incorporate and identify new modulation methods. A comparison of the converter concepts, with respect to their fundamental, topology-related characteristics, complexity, control and efficiency, then follows. Furthermore, by taking the example of a converter that covers a typical operation region in the torque-speed plane (incl. holding torque at standstill), the necessary silicon area of the power semiconductors is calculated for a maximum junction temperature. This paper concludes with proposal for subjects of further research in the area of Matrix Converters.

PL

W artykule na początku przedstawiono dobrze znane systemy przekształtników z obwodem pośredniczącym prądu i napięcia stałego, wykorzystywane do budowy przekształtników typu AC/AC oraz metody modulacji bazujące na wektorze przestrzennym. Następnie pokazano ich związki z rodzina pośrednich przekształtników macierzowych oraz bezpośrednich przekształtników macierzowych. Krótko omówiono rozszerzone obwody przekształtników macierzowych oraz zaprezentowano nową topologie jednokierunkowego trójpoziomowego przekształtnika macierzowego. W ten sposób wykazano topologiczne związki pomiędzy przekształtnikami, co prowadzi do adaptacyjnej metody modulacji. To umożliwia czytelnikowi, znającemu metodę modulacji wektora przestrzennego dla przekształtników z obwodem pośredniczącym prądu lub napięcia stałego, proste zapoznanie się z prezentowaną nową metoda modulacji. W pracy następnie przeprowadzono porównanie koncepcji przekształtników, z uwzględnieniem zasady działania, charakterystyk wynikających z topologii, złożoności i sprawności, stosowanych układów sterowania. Poza tym, na przykładzie przekształtnika stosowanego w typowych układach napędowych z regulowaną prędkością (obejmujące także wytwarzanie momentu hamującego dla prędkości równej zero), została obliczona niezbędna powierzchnia krzemu w przyrządach półprzewodnikowych, dla przyjętej maksymalnej dopuszczalnej temperatury złącza. W konkluzji artykułu przedstawiono propozycję dalszych badań w dziedzinie przekształtników macierzowych.

12

State of the art and developments of medium voltage converters - an overview

Bernet S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2006

|

R. 82, nr 5

1-10

EN

This paper describes the function and basic characteristics of state of the art high power semiconductors with active turn-off capability. Furthermore it gives an overview about commercially available PWM medium voltage converters for drives. To derive specific converter characteristics Three Level-Neutral Point Clamped-Voltage Source Converters, Three Level-Flying Capacitor-Voltage Source Converters, Four Level-Flying Capacitor-Voltage Source Converters and Series Connected H-Bridge-Voltage Source Converters are compared for a 2.3kV and a 4.16kV drive. Finally recent technological developments and their applications in industry and energy systems are discussed.

PL

Artykuł opisuje podstawowe funkcje i właściwości półprzewodników wielkiej mocy z możliwością aktywnego wyłączenia. Ponadto przedstawiono przegląd dostępnych na rynku przekształtników PWM średniego napięcia stosowanych w układach napędowych. W celu uzyskania specyficznych właściwości przekształtników porównano trójpoziomowy przekształtnik napięcia z diodami poziomującymi, trójpoziomowy przekształtnik napięcia z kondensatorami poziomującymi, czteropoziomowy przekształtnik napięcia z kondensatorami poziomującymi oraz przekształtnik kaskadowy dla układów napędowych 2,3kV oraz 4,16kV. Następnie omówiono nowy rozwój technologiczny i zastosowanie tych przekształtników w przemyśle i systemach energetycznych.

13

Comparison of power semiconductor utilization and losses of 2.3 KV, 3.3 KV and 4.16 KV Neutral-Point-Clamped and series connected H-Bridge Multi-Level converters

Fazel S.S., Krug D., Bernet S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2006

|

R. 82, nr 2

42-48

EN

This paper describes the Three-Level Neutral Point Clamped Voltage Source Converter (3L-NPC VSC) and the Series Connected H-Bridge Voltage Source Converter (5L-SCHB VSC, 7L-SCHB VSC and 9L-SCHB VSC) on the basis of the state-of-the-art 1.7kV, 3.3kV, 4.5kV and 6.5 kV IGBTs for 2.3 kV, 3.3 kV and 4.16 kV medium voltage converters. The selection of the power semiconductors, the expense of active components, the installed switch power, converter losses and their distribution, modulation strategies and the harmonic spectra will be compared in detail.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia falowniki wielopoziomowe typu NPC oraz Cascaded H-Bridge zbudowane w oparciu o najnowocześniejsze tranzystory IGBT 1.7kV, 3.3kV, 4.5kV and 6.5kV. Topologie te zostały porównane w aspekcie applikacji przekształtników średniego napięcia: 2.3kV, 3.3kV oraz 4.16kV. Porównanie obu układów dotyczy metody doboru łączników półprzewodnikowych, analizy strat i sprawności przekształtników. Dodatkowo zamieszczone zostały szczegółowe porównane metod modulacji oraz zawartości wyższych harmonicznych w wytwarzanym przez oba układy napięciu.

14

Voltage source power line conditioners

Strzelecki R., Benysek G., Jarnut M., Kot E.

Jakość i Użytkowanie Energii Elektrycznej

|

2004

|

T. 10, z. 1/2

13-24

EN

The paper presents a different way for a power quality conditioning. The different way means parallel connection of the sinusoidal voltage source with the network, therefore it is possible to "isolate" load from source and vice versa. Described conditioner makes possible to get: i) sinusoidal source current; ii) reactive power compensation; iii) load voltage stabilization; iv) balanced source in conditions of the unbalanced load (in 3-phase networks). As a sinusoidal voltage source in 3-phase network, the four level cascade based Voltage Source Converter (VSC) has been used. The effectiveness of the Voltage Source Power Line Conditioners (VPLC) is carefully outlined, while the systems general performance and flexibility are intensively investigated. To confirm results of the theoretical analysis some experimental results were presented.

PL

W artykule opisano inny sposób poprawy jakości energii. Inny sposób oznacza tutaj równolegle połączenie z siecią źródła napięcia sinusoidalnego w wyniku czego możliwa jest "izolacja" obciążenia od sieci i vice versa. Opisany kondycjoner umożliwia uzyskanie: i) sinusoidalnego prądu sieci; ii) kompensacji mocy biernej; iii) stabilizacji napięcia na obciążeniu; iv) symetryzacji sieci w przypadku niesymetrycznego obciążenia (w sieciach 3-fa-zowych). Jako źródło napięcia sinusoidalnego, w sieciach 3-fazowych, wykorzystano kaskadowy czteropoziomowy falownik VSI. W artykule zbadano skuteczność Napięciowego Kondycjonera Energii (VPLC) oraz opisano jego podstawowe właściwości. Wyniki analizy teoretycznej zostały poparte wynikami badań eksperymentalnych.