Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Passivity Based Control in the three phase voltage source inverter for a UPS system

Rymarski Z., Dyga Ł., Bernacki K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2017

|

Vol. 58, nr 9

2--6

EN

Voltage source inverters in UPS systems should have restricted distortions in case of the standard loads defined by EN-62040-3 standard. Only control systems measuring not only the output voltage but additionally the inverter output filter coil current and the load current are able to decrease Total Harmonic Distortions of the output voltage for the static nonlinear load and to decrease the overshoot and the settling time of the output voltage for the dynamic load. The design of most of the control systems requires the knowledge of the inverter model which is based on its output LC filter. The inductance and the serial resistance of the coil should be measured in the operating point of the inverter. The paper presents the VSI with the multiple input Passivity Based Control designed using the measurements of the output filter parameters. The experimental verification of the theoretical considerations in the breadboard inverter model is presented.

PL

Falowniki napięcia stosowane w systemach UPS powinny mieć ograniczone zniekształcenia napięcia wyjściowego zgodnie z normą EN-62040-3. Tylko systemy sterowania, które mierzą nie tylko napięcie wyjściowe ale także dodatkowo prąd dławika filtra wyjściowego i prąd obciążenia są zdolne zmniejszyć współczynnik zniekształceń harmonicznych napięcia wyjściowego dla statycznego nieliniowego obciążenia oraz zmniejszyć przeregulowanie i czas dojścia do stanu ustalonego napięcia wyjściowego dla dynamicznego obciążenia. Projekt większości systemów sterowania wymaga znajomości modelu falownika, który opiera się na wyjściowym filtrze LC. Indukcyjność i szeregowa rezystancja dławika powinny być mierzone w punkcie pracy falownika. Artykuł przedstawia falownik napięcia z wielowejściowym systemem sterowania typu „Passivity Based Control” zaprojektowanym w oparciu o pomiary parametrów filtra wyjściowego. Przedstawiono eksperymentalną weryfikację rozważań teoretycznych z wykorzystaniem laboratoryjnego modelu falownika.

2

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.

3

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

Rymarski Z., Bernacki K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 12

82-85

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.

4

Dobór mikrokontrolera do sterowania inwerterem napięcia w systemach UPS

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 11

111-114

PL

Sterowanie inwerterami napięcia stosowanymi w systemach UPS wymaga doboru specyficznych cech mikrokontrolerów. Podstawowym wymaganiem jest wysoka częstotliwość wejściowa komparatorów modulatora PWM. Jedno lub dwuzboczowy sposób modulacji wpływa zarówno na dyskretny model zastępczy inwertera, a pośrednio na algorytm sterowania, jak i na zawartość niskich harmonicznych w widmie napięcia wyjściowego. Musi istnieć możliwość uzyskania stałego (bez impulsów) niskiego lub wysokiego poziomu na wyjściu modulatora PWM. Wymagana jest także wysoka szybkość przełączania portów wyjściowych. Jak najkrótszy czas równoległego przetwarzania przez 2 lub 3 przetworniki AC jest niezbędny w sterowaniu nadążnym o kilku zmiennych wejściowych. Przy rozbudowanym, w szczególności 3-fazowym sterowaniu istotna jest sprzętowa realizacja operacji matematycznych. O wyborze mikrokontrolera decyduje także dostępność oprogramowania - kompilatorów języka C i bibliotek funkcji.

EN

The voltage source inverter control in UPS systems requires the selection of the specific features of microcontrollers. The high input frequency of the comparator of the PWM modulator is the basic requirement. The choice of the single or double edge PWM influences as well on the discrete model of the VSI and indirectly on the control algorithm as on the low frequency harmonics presence in the output voltage spectrum. It should be the posibility of the low or high steady level (without pulses) of the PWM unit output voltage. The high speed of output ports switching is demanded. The short time of the conversion and parallel operation of 2 or 3 AD converters is necessary in multi-input instanteneous control. The hardware based mathematical operations implemented in the microcontroller are important in 3-phase control. The choice of the microcontroller finally depends on software avialability - C compilators and hardware dedicated functions libraries.

5

Wpływ tolerancji parametrów filtra wyjściowego i obciążenia na sterowanie PID/CDM jednofazowego inwertera napięcia

Rymarski Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 10

114-117

PL

W artykule omówiono problem dopuszczalnej tolerancji doboru parametrów filtra wyjściowego jednofazowego inwertera napięcia do systemu UPS względem wartości nominalnych wyliczonych pierwotnie oraz wpływu zmiany obciążenia biorąc pod uwagę własności dynamiczne inwertera z układem regulacji wykorzystującym dyskretyzowaną metodę "coefficient diagram method". Oszacowano dopuszczalny zakres zmian parametrów filtra wyjściowego. Przedstawiono badania modelu eksperymentalnego.

EN

The paper presents the problem of the acceptable tolerance of the parameters of the single phase voltage source inverter (for UPS) output filter relatively to the primarily calculated nominal values and the influence of the load change taking into consideration the inverter dynamic properties for the control system based on the coefficient diagram method. The acceptable range of the output filter parameters change has been estimated. The measurements of the experimental model are shown.

6

Alternatywne techniki regulacji w inwerterach napięcia stosowanych w sytemach UPS

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 1

70-74

PL

Regulatory cyfrowe stosowane w inwerterach napięcia stosowanych w systemach UPS należy zwykle (z wyjątkiem regulatora rozmytego) projektować w oparciu o dyskretny model inwertera obejmujący obliczenia filtra wyjściowego dla przewidywanego obciążenia i typ modulacji PWM. Nawet układy regulacji z identyfikacją stopnia mocy wymagają przyjęcia wstępnego modelu. Artykuł przedstawia nowy uniwersalny dyskretny model inwertera zastosowany w alternatywnych metodach sterowania inwerterami bazujących na lokowaniu biegunów funkcji przejścia układu zamkniętego zarówno opartych na zadawaniu współczynników wielomianów regulatora, jak i na regulatorze stanu. Przedstawiono także problem wystarczająco dokładnej estymacji nie mierzonych zmiennych stanu dla skokowych zmian prądu obciążenia. Symulacje oraz pomiary napięcia wyjściowego trójfazowych inwerterów z różnymi metodami sterowania wykorzystującymi opisany dyskretny model pozwalają na wstępną ocenę alternatywnych technik regulacji.

EN

The digital controllers implemented in voltage source inverters for UPS (excluding fuzzy-controllers) should be designed using the discrete VSI model that takes in care the output filter calculations for the predicted load and PWM type. Even the control systems with the adaptive regulators require the initial model assignment. The paper presents the new universal discrete inverter model implemented in the alternative inverter control methods based as well on the pole-placement polynomial approach methods of an inverter control as the pole-placement state space approach methods. There is presented the problem with the sufficiently accurate estimation of the non measured state variables for the step changes of the load current. The simulations and measurements of the output voltage of the three-phase inverters with controllers designed basing on the described discrete model enable the initial estimation of the alternative control methods.

7

Analiza możliwości redukcji zniekształceń napięcia wyjściowego 3-fazowych inwerterów napięcia dla nieliniowego obciążenia prostownikowego

Rymarski Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 4

127-132

PL

Artykuł przedstawia analizę możliwości redukcji zniekształceń napięcia wyjściowego 3-fazowych inwerterów napięcia dla typowego nieliniowego obciążenia prostownikowego typu RC. Wykazano, że nie zawsze jest możliwe efektywne obniżenie tych zniekształceń dla wybranego punktu pracy inwertera, bez względu na rodzaj stosowanego sprzężenia zwrotnego. Przedstawiono prostą, ale pozwalającą uzyskać akceptowalne zniekształcenia napięcia wyjściowego, metodę całościowego, równoczesnego projektowania 3-fazowego stopnia mocy i dyskretnego regulatora.

EN

This paper presents an analysis of distortion reduction of the 3-phase VSI output voltage for a typical nonlinear load - the rectifier RC load. It is shown that effectively lowering distortions is not always possible for the chosen operating point of the inverter, no matter what control loop is used. A simple but effective design method of the 3-phase VSI power stage and the discrete control loop is presented.

8

Projektowanie jednofazowego inwertera napięcia małej mocy dla nieliniowego obciążenia

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

48-51

PL

Artykuł przedstawia projekt jednofazowego inwertera napięcia małej z dwoma pętlami sprzężenia zwrotnego: wewnętrzną z regulatoren typu PID/CDM (Coefficient Diagram Method) i zewnętrzną z dołączonym regulatorem typu "repetitive controller" (RPC). Projekt RPC jest znacząco uproszczony dzięki własnościom dyskretnego regulatora PID/CDM, co do tej pory nie było prezentowane. Parametry dyskretnego modelu inwertera zostały uzależnione od jego obciążenia. Wewnętrzna pętla sprzężenia zwrotnego PID/CDM tłumi zakłócenia napięcia wyjściowego po skokowych zmianach obciążenia, zewnętrzna pętla RPC tłumi harmoniczne będące typowego nieliniowego obciążenia prostownikowego RC i wynikiem wprowadzenia czasu martwego przełączania kluczy inwertera. Tylko taki całościowy projekt umożliwia uzyskanie zadowalającej jakości napięcia wyjściowego dla typowych obciążeń systemów UPS.

EN

The paper presents the design of the VSI inverter with the internal feedback loop with the PID/CDM (Coefficient Diagram Method) controller and the external loop with the "plug-in" repetitive controller (RPC). The design of the RPC can be significantly simplified owing properties of the discrete PID/CDM controller what wasn't presented before. The parameters of the discrete inverter model are dependant on the inverter load. The internal PID/CDM feedback loop dumps the output voltage disturbances after the step load changes, the external RPC loop dumps the harmonics that are the result of the typical non-linear rectifier RC load and the result of the deadtime. Only such a complex design enables the sufficient quality of the inverter output voltage for the typical load of the UPS systems.

9

Zagadnienia projektowe jednofazowych inwerterów napięcia w układach UPS

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 11

40-41

PL

Projekt inwertera napięcia przeznaczonego do systemów UPS należy zacząć od analizy widma napięciowego sygnału prostokątnego na wyjściu stopnia mocy (sygnał PWM-AC) w celu doboru typu modulatora PWM. Następnie wylicza się parametry filtru LC, tak aby sygnał wyjściowy inwertera pracującego w stanie ustalonym spełniał wymagania normy IEEE-519. Dla przybliżonego ciągłego modelu inwertera, na podstawie analizy impedancji wyjściowej inwertera pracującego ze sprzężeniem zwrotnym dobiera się typ regulatora. Ostatecznie wyliczane są parametry cyfrowego układu regulacji dla dyskretnego modelu inwertera wykorzystując metodę "Coefficient Diagram Method". Przedstawiono wpływ impedancji obciążenia na własności dynamiczne projektowanego inwertera. Stałą czasową (w metodzie CDM) inwertera pracującego z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego dobrano w celu uzyskania dostatecznej odporności układu na zmiany impedancji obciążenia.

EN

The design of an inverter dedicated for a UPS system begins with the analysis of the PWM-AC voltage spectrum. Output filter parameters are calculated to meet the requirements of the IEEE-519 standards for the steady state inverter mode. The discussion of the inverter output impedance in comparison to the type of controller is based on the continuous model of the inverter. Finally, the parameters of the digital controller for the discrete inverter model are computed using the Coefficient Diagram Method. The influence of the load impedance on the dynamic properties of the inverter is presented. The time constant of the inverter closed loop system is selected to ensure sufficient system robustness.

10

Collection of arc welding process data

Luksa K., Rymarski Z.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

377--380

EN

Purpose: The aim of the research was to examine the possibility of detecting welding imperfections by recording the instant values of welding parameters. The microprocessor controlled system for real-time collection and display of welding parameters was designed, implemented and tested. Design/methodology/approach: The system records up to 4 digital or analog signals collected from welding process and displays their run on the LCD display. To disturb the welding process artificial disturbances were introduced. Findings: The occurrence of some welding imperfections is followed by changes of the welding parameters. In this case they can be revealed by the analysis of the instant values of the welding parameters. Research limitations/implications: In the paper results of monitoring manual metal arc welding and gas metal arc welding are presented. Practical implications: Monitoring of gas metal arc welding is a good tool for evaluation of the quality of weld. All introduced, artificial disturbances of the welding process destabilize the welding arc and produce changes in the instant values of the welding parameters. Originality/value: The paper presents a modern microprocessor controlled system for real-time collection and display of welding parameters. Results of tests show that simple statistical approach to welding parameters can help in evaluation of weld quality.

11

Zautomatyzowany system pomiarowy do badania pola magnetycznego w maszynach indukcyjnych

Cioska A., Rymarski Z.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Śląska

|

2000

|

z. 173

71-91

PL

Przedstawiono system pomiarowy maszyn indukcyjnych małej i średniej mocy, składający się z układu generacji napięcia zasilającego (o programowalnej amplitudzie podstawowej częstotliwości, zawartości harmonicznych), układu zbierania i gromadzenia pomiarów z czujników pomiarowych umieszczonych w badanej maszynie oraz układu mikroprocesorowo sterowanego falownika, generującego 3-fazowe napięcie zasilające maszynę synchroniczną (wymuszającą prędkość obrotową badanej maszyny indukcyjnej). Przedstawiono dobór parametrów elementów poszczególnych subsystemów z punktu widzenia dokładności odwzorowywania generowanych przebiegów i dokładności pomiarów w całym zakresie mierzonych przebiegów. Przedstawiono oryginalne, niestandardowe rozwiązania konstrukcyjne subsystemów istniejącego systemu pomiarowego, pozwalające przyśpieszyć proces zbierania i przetwarzania danych.

EN

The measuring system of the low and middle power induction machines is presented. It consists of the power supply voltage generator (with the programmable voltage magnitude and frequency of the basic harmonic and programmable level of the higher harmonics), data collecting subsystem that measures voltages inducted in sensors (placed in the tested machine) and the microporcessor controlled 3-phase PWM voltage for supplying the synchronous machine that forces the rotational speed of the tested induction machine. There is presented the selection of parameters of the subsystem components in order to get the assigned measurement accuracy. There are presented the unique, not standard design solutions of the system.

12

Zastosowanie sterowania z programowalną dynamiką zmian częstotliwości i amplitudy napięcia zasilania do rozruchu oraz zmian prędkości obrotowej silników prądu przemiennego

Cioska A., Rymarski Z.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2000

|

Nr 61

181-187

PL

W artykule przedstawiono koncepcję systemu programowalnego sterowania rozruchem silnika prądu przemiennego, która została praktycznie zrealizowana i znajduje zastosowanie w systemach pomiarowych maszyn w Laboratorium Instytutu Elektrotechniki Teoretycznej i Przemysłowej Politechniki Śląskiej.