PL
 |
EN
Preferencje help
Polish version English version Język
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 22

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  falownik wielopoziomowy
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
1
Content available remote Single-phase cascade inverter controlled by signals calculated on the basis of the Haar wavelet
Muc Adam, Iwaszkiewicz Jan, Piechowski Leszek
Przegląd Elektrotechniczny
|
2023
|
R. 99, nr 9
230--233
EN
The article presents a proposal for the synthesis of the instantaneous value of the output voltage of a multi-level cascade voltage inverter. An analytical method of determining the set of Haar orthogonal wavelets and a proposal for the synthesis of the output waveforms of the inverter based on the wavelet transform are described. On the basis of the Haar wavelet, signals controlling the keys of two-level inverters connected in cascade and forming a multi-level voltage inverter were calculated. A simulation of the cooperation of such an inverter with a resistive-inductive load was carried out and the influence of the change of the time constant on the course of the output voltage was demonstrated.
PL
W artykule przedstawiono propozycję syntezy wartości chwilowej napięcia wyjściowego wielopoziomowego kaskadowego falownika napięcia. Opisano analityczną metodę wyznaczania zbioru falek ortogonalnych Haara oraz propozycję syntezy przebiegów wyjściowych falownika w oparciu o transformatę falkową. Na podstawie falki Haara obliczono sygnały sterujące kluczami połączonych kaskadowo dwupoziomowych falowników tworzących wielopoziomowy falownik napięcia. Przeprowadzono symulację współpracy takiego falownika z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym oraz wykazano wpływ zmiany stałej czasowej na przebieg napięcia wyjściowego.
2
Content available remote Fuzzy fractional order PI controller for a multilevel inverter for grid-connected photovoltaic systems (PV)
Mechgoug Raihane, Boucheritte Wafa, Benguesmia Hani
Przegląd Elektrotechniczny
|
2023
|
R. 99, nr 8
146--153
EN
These Applications of fractional calculus are becoming more and more effective, adaptable, and have produced positive outcomes in a variety of engineering and scientific domains. In this paper, a fuzzy fractional-order PI-based control approach for grid-connected photovoltaic (PV) systems is presented. The various advantages of multi-level inverters (MLIs) in industrial and grid-connected applications have resulted to their increasing application in recent years. A five-level neutral point (NPC) inverter is used to integrate PV electricity into the electrical grid with minimal harmonic distortions and highest power capacity. The output voltage of the inverter must be maintained in order to connect to a grid, even though that the photovoltaic output voltage varies considerably with solar radiation. To achieve this, three fuzzy fractional order PI (FFOPI)controllers were used to control the inverter output voltage (Vdc), direct current (Id), and quadratic current (Iq) around a reference values. A further comparison is made with the fuzzy PI (FPI). According to research, the FFOPI controller outperforms the FPI controller in terms of performance.
PL
Te zastosowania rachunku ułamkowego stają się coraz bardziej efektywne, elastyczne i dają pozytywne rezultaty w różnych dziedzinach inżynierii i nauki. W tym artykule przedstawiono podejście oparte na rozmytym ułamkowym rzędzie sterowania PI dla systemów fotowoltaicznych (PV) podłączonych do sieci. Różne zalety falowników wielopoziomowych (MLI) w zastosowaniach przemysłowych i podłączonych do sieci spowodowały ich rosnące zastosowanie w ostatnich latach. Falownik z pięciopoziomowym punktem neutralnym (NPC) służy do włączania energii elektrycznej z fotowoltaiki do sieci elektrycznej przy minimalnych zniekształceniach harmonicznych i najwyższej mocy. Napięcie wyjściowe falownika musi być utrzymywane w celu podłączenia do sieci, mimo że napięcie wyjściowe fotowoltaiki znacznie się zmienia w zależności od promieniowania słonecznego. Aby to osiągnąć, zastosowano trzy rozmyte regulatory PI ułamkowego rzędu (FFOPI) do sterowania napięciem wyjściowym falownika (Vdc), prądem stałym (Id) i prądem kwadratowym (Iq) wokół wartości odniesienia. Dalsze porównanie przeprowadza się z rozmytym PI (FPI). Według badań kontroler FFOPI przewyższa kontroler FPI pod względem wydajnoś.
3
Content available Comparative analysis of different inverters and controllers to investigate performance of electrosurgical generators under variable tissue impedance
Mahdi Ali Jafer, Abood Saber Hussban, Mohammed Ridha Ali, Mohammed Mohammed Jamal
Acta Innovations
|
2023
|
no. 48
61--74
EN
Electrosurgical generators (ESGs) are currently the most widely used surgical technology for clinical operations. The main disadvantage of ESGs is their output power is irregular due to the variable tissue impedance. The heat dissipation caused by the high amount of thermal energy generated leads to medical complications for both patient and surgeon. In this research, various inverter topologies and power controllers are investigated to specify the best structure that ensures best performance. The type of inverter topologies investigated are three level and five level, while the PID structures investigated are integer order (IO-PID) and fractional order (FO-PID). The simulation results indicate that FO-PID with five level inverters is better than IO-PID with three level inverters in terms of minimum heat dissipation rate and THD of the output voltage and current.
4
Content available remote Comparative analysis of multilevel voltage source inverters used to supply a five-phase Permanent Magnet Synchronous Motor
Parfianowicz Kamil
Przegląd Elektrotechniczny
|
2022
|
R. 98, nr 10
90--94
EN
The paper presents the comparative analysis of the use a two-level, three-level and five-level voltage source inverter (VSI) for supplying a five-phase synchronous motor with permanent magnets (PMSM). The motor was controlled by Indirect Field Oriented Control (IFOC) with Space Vector Modulation (SVM). Simulation tests showing influence of the inverter topology on the drive system were performed in the Matlab/Simulink environment for various values of the switching frequency - from 1 to 30 kHz. The aim of the presented simulation research is analysis of the prototype five-phase PMSM machine and preliminary development of the power supply system based on multilevel inverters. As a result it will allow to correct determination of the rated parameters of the selected devices (mainly the measurement system and semiconductors). The created model can also be used as part of a larger simulation system, e.g. in an electric vehicle.
PL
W pracy przedstawiona została analiza porównawcza zastosowania dwupoziomowego, trójpoziomowego oraz pięciopoziomowego falownika napięcia (VSI) służącego do zasilania pięciofazowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi. Do sterowania układu napędowego zaimplementowano tzw. sterowanie polowo-zorientowane pośrednie (IFOC) z użyciem modulatora wektora przestrzennego SVM (Space Vector Modulation). Przeprowadzone badania symulacyjne w środowisku Matlab/Simulink zostały wykonane dla różnych wartości częstotliwości kluczowania – od 1 do 30 kHz. Celem prezentowanych badań symulacyjnych jest analiza prototypowej pięciofazowej maszyny PMSM oraz wstępne opracowanie układu zasilania opartego na falownikach wielopoziomowych. W rezultacie pozwoli to na poprawne określenie parametrów znamionowych wybranych urządzeń (głównie układu pomiarowego i półprzewodników). Stworzony model może być również wykorzystany w ramach większego systemu symulacyjnego, np. w pojeździe elektrycznym.
5
Content available remote A new generalized basic structure for multilevel inverter with reduced power electronic components count
Alishah Srasoul Shalchi
Journal of Power Technologies
|
2022
|
Vol. 102, nr 3
96--107
EN
This paper presents a new multilevel inverter topology which can generate all required numbers of levels at the output stage. The proposed topology is composed of six unidirectional switches, several bidirectional switches, and DC voltage sources. To add perspective, the proposed topology is compared with other topologies. The comparison shows that the proposed topology generates more voltage levels without the need for all excess number of switches and DC voltage sources. Moreover, the smaller number of switches in the current flow leads to decreased conductive loss in the proposed topology. To assure the proposed topology operates correctly, it is simulated with the aid of PSCAD/EMTDC software and the results are discussed.
6
Content available remote Multilevel neural network DTC with balancing strategy of sensorless DSSM using extended Kalman filter
Elakhdar Benyoussef, Said Barkat, Sadouni Radhwane
Journal of Power Technologies
|
2021
|
Vol. 101, nr 2
96--104
EN
This paper presents direct torque control based on artificial neural networks of a double star synchronous machine without mechanical speed and stator ux linkage sensors. The estimation is performed using the extended Kalman filter, which is known for its ability to process noisy discrete measurements. The proposed approach consists of replacing the switching tables with one artificial neural network controller. The output vector of the artificial neural network controller is directed to a multilevel switching table to decide which reference vector should be applied to control the two five-level diode-clamped inverters. This inverter topology has the inherent problem of DC-link capacitor voltage variations. Multilevel direct torque control based on a neural network with balancing strategy is proposed to suppress the unbalance of DC-link capacitor voltages. The simulation results presented in this paper highlight the improvements offered by the proposed control method based on the extended Kalman filter under various operating conditions.
7
Content available Stability analysis and efficiency improvement of IPFC using latest PR controller
Gurijala Sridhar Babu, Kishore D. Ravi, Nittala Ramchandra, Godala Rohith Reddy
Archives of Electrical Engineering
|
2021
|
Vol. 70, nr 3
615--630
EN
The deviation from the ideal waveformcauses disturbances and failure of end-user load equipment. Power traveling a long distance from the generation plant to the end-user leads to deterioration of its quality, and the intensive utilization of power leads to serious issues in the grid resulting in power quality problems. To make the system effective and able to meet modern requirements, flexible AC transmission system (FACTS) devices should be installed into the grid. The interline power flow controller (IPFC) is the latest FACTS device, which compensates for both active and reactive power among multi-line systems. The converters used in the IPFC are crucial as they can be adjusted to regulate the power flow among the lines. This paper proposes a cascaded IPFC with hysteresis and proportional resonant voltage controllers. Some main drawbacks of controllers like steady-state errors and reference tracking of converters can be easily achieved by the PR controller, which makes the system efficient and can be used for a wide range of grid applications. Hysteresis and PR controllers are explained in detail in the following sections. A comparative analysis is carried out among control algorithms to choose the suitable controller which maintains stability in the system.
8
Content available remote Uśredniony model okrętowego kompensatora udarów mocy SN budowanego na podstawie czteropoziomowego falownika napięcia z diodami poziomującymi
Grabarek M.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2016
|
R. 92, nr 3
164--168
PL
Artykuł przedstawia uśredniony model kompensatora udarów mocy, budowany na podstawie falownika czteropoziomowego typu Diode Clamped i zasobnika superkondensatorowego, z przeznaczeniem do zastosowania w systemach elektroenergetycznych jednostek morskich. Opracowany model jest dedykowany do zadań związanych z syntezą i weryfikacją nadrzędnych algorytmów sterowania oraz symulacji izolowanych systemów elektroenergetycznych.
EN
Paper presents continuous average model of power surge compensator, based on a four level diode clamped inverter. The model is suitable for synthesis of control algorithms, as well for simulation of ship’s power conditioning unit designed to an active power surge smoothing in isolated power plants.
9
Content available remote Comparison of three different 2-D space vector PWM algorithms and their FPGA implementations
Bishuang F., Guanzheng T., Shaosheng F.
Journal of Power Technologies
|
2014
|
Vol. 94, nr 3
176--189
EN
To improve the flexibility of the multilevel space vector pulse width modulation (SVPWM), various algorithms have been developed. A theoretical comparison is made for three 2-D SVPWM algorithms: they are g-h frame, α' - β' frame and multilevel SVPWM based on two-level (α* - β* frame). The aim is to provide a guideline for the selection of the most appropriate SVPWM technique for digital implementation. Among them, the α' - β' frame offers the best flexibility with the least calculation and is well suited for digital implementation. The α* - β* frame is the most intuitionistic but has the largest calculation. New general methods of the g-h frame and α' - β' frame for any level SVPWM are also provided, which needs only the angle θ and the modulation depth m to generate and arrange the final vector sequence. All three methods are implemented in a field programmable gate array (FPGA) with very high speed integrated circuit hardware description language (VHDL) and compared in terms of implementation complexity and logic resources required. Simulation results show the absolute advantages of α' - β' frame in briefness and resources use. Finally, an experimental test result is presented with a three-level neutral-point-clamped (NPC) inverter.
10
Content available remote Rozwiązania układów przekształtnikowych do zasilania statków z lądu
Strzelecki R.
Automatyka, Elektryka, Zakłócenia
|
2014
|
Vol. 5, Nr 4(18)
66-78
PL
W artykule poruszono tematykę zasilania statków zacumowanych w porcie z lądowej sieci elektroenergetycznej poprzez wykorzystanie nowoczesnych konstrukcji przekształtników energoelektronicznych. Zaproponowano budowę sieci dystrybucyjnej prądu stałego, przewoźnej platformy zasilającej oraz zastosowanie zasobników energii.
EN
The article presents a clearly formulated need for installing S2SP (Shore to Ship Power) systems, in particular SN systems, along with certain solutions of modern inverter systems used in therein. Requirements and basic configurations of S2SP systems are discussed, focusing in particular on capabilities of the S2SP system with DC distribution busbar. Moreover, on the basis of the executing assumptions for such a system, selected results of simulation tests have been presented for the case of power supply from the 6,6/11 kV network.
11
Content available remote Nowoczesne układy przekształtników wielopoziomowych do zasilania statków z lądu
Blecharz K., Krzemiński Z.
Automatyka, Elektryka, Zakłócenia
|
2014
|
Vol. 5, Nr 4(18)
58-64
PL
W artykule poruszono tematykę zasilania statków zacumowanych w porcie z lądowej sieci elektroenergetycznej poprzez wykorzystanie nowoczesnych konstrukcji przekształtników energoelektronicznych. W treści pracy zaprezentowano porównanie dwóch topologii wysokonapięciowych przekształtników wielopoziomowych. Porównano konstrukcje przekształtników z klasycznym transformatorem wielouzwojeniowym oraz z transformatorami wysokoczęstotliwościowymi.
EN
The article content touching the topic of onshore power supply systems of ships by the modern power converters. In article two high voltage multilevel power converter topology with classic phase shifting transformer and high frequency transformer were presented and compared. In article an simulation results made by Matlab/Simulink software of characteristic electrical transients in selected points of supply systems were also shown and commented.
12
Content available The conception of the use of multi-level inverters in the shipping shaft generator systems of high power
Tarnapowicz D.
Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie
|
2010
|
nr 22 (94)
67-70
EN
The fundamental problem of using the shaft generators of high power in the shipping systems is bound up with the stability of frequency. Electronic systems used nowadays are based on the thyristor inverters which entails vices of such solutions. The article presents the conception of the use of multi-level inverters built on the basis of fully controllable valves (transistors IGBT).This solution eliminates the defects of thyristor inverters.
PL
Zasadniczy problem stosowania w systemach okrętowych prądnic wałowych dużej mocy związany jest ze stabilizacją częstotliwości. Stosowane obecnie układy energoelektroniczne opierają się na wykorzystaniu falowników tyrystorowych, które implikują wady takich rozwiązań. W artykule przedstawiono koncepcję wykorzystania falowników wielopoziomowych, zbudowanych w oparciu o zawory w pełni sterowalne (tranzystory IGBT), które pozbawione są wad falowników tyrystorowych.
13
Content available Wielopoziomowy falownik w zastosowaniu do silnika indukcyjnego lub autonomicznej prądnicy indukcyjnej albo synchronicznej
Płachtyna O., Żarnowski R.
Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
|
2010
|
Nr 86
1-4
EN
In the paper a multilevel inverter for purpose in a supply of induction motor or in generation of autonomous, self-excited induction generator voltage is presented. The inverter allows elimination of the most significant harmonics 5th and 7th and other, up to 10th. In the case of motor supply in the system are not used summing transformers and thanks to the phase shifting of voltages the system is favourable in respect of harmonics in current drawn by transformer from the utility grid. The system in purpose of autonomous generator is soft for recipients of electrical energy and for the generator drive. In this case the inverter allows elimination influence of 6th, 18th, and 30th harmonics from voltages and currents, what allows to avoid oscillations of the shaft torque.
14
Content available Badania modelu wielopoziomowego falownika prądu
Wolski L.
Prace Instytutu Elektrotechniki
|
2009
|
Z. 242
163-169
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań nad wielopoziomowym falownikiem prądu. Koncepcja sterowania proponowanego układu falownika przebadana przy zastosowaniu metod symulacyjnych została zaimplementowana w rzeczywistym układzie modelowym. Zademonstrowane wyniki badań symulacyjnych i ich weryfikacja eksperymentalna potwierdziła poprawność przyjętych założeń dotyczących budowy i sterowania wielopoziomowego falownika prądu.
EN
A new results of study on concept of multilevel current converters is presented in the paper. The control algorithms for proposed circuit have been tested using simulation and experimental methods. The results of the experimental tests confirm simulation tests and proof that idea of galvanic output connection of multilevel current converter are correct.
15
Content available Wielopoziomowy falownik prądu
Wolski L.
Prace Instytutu Elektrotechniki
|
2008
|
Z. 236
63-73
PL
W pracy przedstawiono koncepcję budowy i pracy wielopoziomowego falownika prądu i rozwiązanie techniczne realizujące tę koncepcję. Koncepcja sterowania proponowanego układu falownika została przebadana przy zastosowaniu metod symulacyjnych. Zademonstrowane wyniki wstępnych badań eksperymentalnych potwierdziły poprawność przyjętych założeń dotyczących budowy i sterowania wielopoziomowego falownika prądu.
EN
A new concept of architecture and work of multilevel current converter and a technical solution of such a converter is presented in the paper. The control algorithms for proposed circuit have been tested using simulation methods. The results of the preliminary experimental tests corroborate that the taken presumptions for architecture and control of multilevel current converter are correct.
16
Content available Przekształcenie Fouriera - narzędzie nie tylko analizy przebiegów schodkowych
Iwaszkiewicz J., Perz J.
Prace Instytutu Elektrotechniki
|
2007
|
Z. 232
167-181
PL
Referat poświęcony jest zagadnieniu formowania przebiegów schodkowych falowników wielopoziomowych. Przedstawiono propozycję rozwiązania zagadnienia aproksymacyjnego polegającego na aproksymacji funkcji f(x) = sin(x) za pomocą ciągu funkcji gn(x) opisujących impulsy prostokątne. Parametry tego ciągu określono wykorzystując współczynniki Fouriera szeregu ortogonalnego funkcji gn(x). Przeanalizowano spektra harmonicznych przebiegów napięcia schodkowego generowanego w ten sposób i poszukano optymalnego, w sensie minimalnej zawartości wyższych harmonicznych (THD), kształtu takiego przebiegu dla falownika trójpoziomowego. Wykazano, że stosując proponowane metody optymalizacyjne można uzyskać znaczące zmniejszenie współczynnika THD (z 31,09 % do 20,40 %). Zaprezentowane również zostały przykłady struktur przekształtników umożliwiających zastosowanie modelu fourierowskiego do kształtowania przebiegów wyjściowych.
EN
The paper is related to the problem of shaping of stepped waveforms generated by multilevel converters. Fourier-style model is based on the approximation of the function f(x) = sin(x) using series of the square-wave pulses described by series of gn(x) functions. The parameters of this series have been calculated with Fourier factors of the orthogonal series composed from the gn(x) functions. The harmonic spectra of the waveforms generated in this way have been analyzed and the optimization of the waveform to obtain the minimal value of the THD factor has been carried. It has been proved that using proposed optimization methods it is possible to achieve significant decrease of the THD factor (from 31.09 % to 20.98 %). The ideological examples of the converter structures using Fourier-style model for synthesis of alternating voltage waveforms have been presented.
17
Content available remote Kompensacja napięcia zaburzeń na wyjściu wielopoziomowych falowników napięcia
Smoleński R., Kempski A.
Przegląd Elektrotechniczny
|
2006
|
R. 82, nr 7-8
86-89
PL
W pracy przedstawiono analizę dotyczącą warunków pracy elementów indukcyjnych stosowanych w pasywnym filtrze napięcia zaburzeń wspólnych (CM). Zaproponowano teoretyczną metodę analizy, umożliwiającą określenie najgorszego - z punktu widzenia możliwości nasycania się dławika - przypadku, przy którym prąd magnesujący osiąga maksymalną wartość. Wykorzystano w tym celu przebieg napięcia CM na wyjściu N-poziomowego falownika. Pozawala to na sformułowanie wymagań projektowych, dotyczących parametrów dławika.
EN
This paper presents an approach to the problem of a magnetic saturation of CM chokes that accompanies the method of passive compensation of a common mode (CM) voltage in an inverter drive system. The theoretical analysis and experimental results show that the problem with magnetic saturation becomes less important in multilevel inverter drives, thus permitting a reduction of size, weight and cost of inductive components of filters in such drives.
18
Content available remote 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.
19
Content available Modele matematyczne energoelektronicznych przekształtników wielopoziomowych. Analiza właściwości i zastosowanie
Iwaszkiewicz J.
Prace Instytutu Elektrotechniki
|
2006
|
Z. 227
1-142
PL
Niniejsza praca została poświęcona poszukiwaniom modeli matematycznych przydatnych do analizy i projektowania struktur oraz strategii sterowania przekształtników wielopoziomowych. Wybrane modele przedstawiają syntezę przebiegów schodkowych spełniających kryterium najlepszej aproksymacji. W pracy zaprezentowano następujące modele przekształtników: Model analityczny dwupoziomowego falownika trójfazowego dla przebiegów dyskretnych, przedstawiający sobą zestaw wyrażeń opisujących w dziedzinie czasu przebiegi napięć i prądów w układzie przekształtnik-obciążenie. Jest on przydatny do analizy stanów ustalonych oraz przejściowych sterowanych cyfrowo falowników napięcia i prądu, a także do badań i opracowań algorytmów sterujących, pracujących w czasie rzeczywistym. Idea tego modelu została wykorzystana do opracowania modeli falowników wielopoziomowych. Model falownika trójpoziomowego z opisem możliwości formowania przebiegów napięć wyjściowych przy wykorzystaniu transformacji napięć biegunowych do układu współrzędnych stacjonarnych na płaszczyźnie zespolonej (alfa, beta). Sformułowane zostały wyrażenia opisujące modele falowników trójpoziomowego i pięciopoziomowego w dziedzinie czasu. Rozwinięciem przedstawionych idei jest uniwersalny model falownika n-poziomowego. Zaproponowano jednolity system oznaczania wektorów falowników wielopoziomowych, który pozwala na szybkie znalezienie rozkładu wektorów przestrzennych i określenie liczby wektorów wielokrotnych. Model fourierowski polegający na aproksymacji funkcji f(x)=sin(x) za pomocą ciągu funkcji gn(x) opisujących impulsy prostokątne. Parametry tego ciągu zostały określone przy wykorzystaniu współczynników Fouriera szeregu ortogonalnego funkcji gn(x). Przeanalizowane zostały spektra harmonicznych przebiegów wartości chwilowych napięcia przekształtnika według tego modelu. W wyniku tej analizy przedstawiono propozycję nowej definicji współczynnika THD, która ułatwia ocenę przebiegów schodkowych pod kątem filtracji. Podano przykłady struktur przekształtników, w których model fourierowski wykorzystano do formowania przebiegów przemiennych napięcia. Model falkowy wykorzystujący nowe narzędzie matematyczne, jakim jest transformata falkowa, do syntezy przebiegów schodkowych. Zdefiniowany został model falkowy przekształtnika oparty o przekształcenie zbliżone do przekształcenia Haara. Porównując właściwości modeli fourierowskiego i falkowego wykazano, że metoda aproksymacji, oparta o model falkowy, stanowi użyteczne narzędzie matematyczne, wspomagające proces projektowania struktur i algorytmów sterowania przekształtników wielopoziomowych. Model ortogonalny - wykorzystujący składanie wektorów ortogonalnych oraz model rekurencyjny przekształtnika, stanowiący jego rozwinięcie. Struktura i sposób sterowania tych przekształtników stanowią alternatywę w stosunku do znanych rozwiązań falowników wielopoziomowych. Opisane w pracy modele matematyczne opisują przebiegi napięcia wyjściowego falowników wielopoziomowych jako wynik kombinacji funkcji ortogonalnych (w modelach fourierowskim i falkowym) lub wektorów ortogonalnych (w modelu rekurencyjnym). To podejście sprawia, że zaprezentowane modele ukazują w jasny sposób relacje między przebiegami napięć falowników składowych, a przebiegiem wyjściowym całego przekształtnika. Ułatwia to projektowanie struktur i algorytmów sterowania oraz pozwala na całościowe spojrzenie na przekształtnik wielopoziomowy. Pracę wzbogacono o przykłady rozwiązań układowych odpowiadających zdefiniowanym modelom oraz wyniki badań eksperymentalnych wybranych przekształtników.
EN
The monograph is dedicated to mathematical models which can be useful in analysis and designing of structures and control strategies of multilevel converters. The selected models are based on synthesis of the step waveforms which comply to the best approximation criterion. The following models have been discussed: The analytical model of the two-level three-phase converter for discrete waveforms, based on a set of expressions describing in time domain voltage and current waveforms in the converter-load circuitry. The model is useful in analysis of stationary and transitory states of digitally controlled voltage and current source converters and also for research in the field of real-time control algorithms. The idea of this model has been used for elaborating the models of multilevel converters. The model of three-level converter with the discussion concerning output voltage waveforms formed by use the transformation of polar voltages to complex stationary coordinates system (alpha, beta). The expressions describing the three-level and five-level converter models in time domain have been formulated. The further development of the presented ideas enabled the construction of universal n-level converter model. The proposed unified denoting system for output voltage space vectors of multilevel converters makes possible the fast analysis of space vectors positions on complex plane and finding the number of multiplied vectors. The Fourier-style model is based on the approximation of the function f(x)=sin(x) using series of the square-wave pulses described by series of gn(x) functions. The parameters of this series have been calculated with Fourier factors of the orthogonal series composed from the gn(x) functions. The harmonic spectra of the converter's output voltages have been analyzed. As a result of this analysis the proposal of a new THD factor has been presented. The new THD factor facilitates the estimation of the step waveforms from the filtration point of view. The examples of the converter structures using Fourier-style model for synthesis of alternating voltage waveforms have been presented. The wavelet-style model is using the new mathematical tool - a wavelet transform for the step waveforms synthesis. The defined wavelet-style model of the converter is based on transform similar to the Haar transform. By properties comparison of Fourier-style and wavelet-style models it was proved, that approximation method, based on wavelet theory is a useful mathematical tool in developing the structures and control algorithms of the multilevel converters. The orthogonal model is based on adding the orthogonal vectors and further development of this idea resulted in the recurrent model. The structures and control methods of these converters are promising alternatives for other well known multilevel converters' solutions. The defined mathematical models are describing the output voltages of multilevel converters as results of the combination of the orthogonal functions (Fourier-style and wavelet-style models) or orthogonal vectors (recurrent model). Thanks to this approach the presented models show cleanly the relations between the component voltage waveforms and output voltage waveform of the whole converter. It facilitates designing the structures and control algorithms and allows to treat the multilevel converter as one unit. The examples of circuitry solutions based on defined models as well as simulation and experimental results of the chosen converters are also presented in the monograph.
20
Content available Fourier series and wavelet transform applied to stepped waveform synthesis in multilevel convertors
Iwaszkiewicz J., Perz J.
Prace Instytutu Elektrotechniki
|
2006
|
Z. 229
59-74
EN
The paper is related to the problem of generating the high quality AC voltage waveforms using multilevel converters. This technique can be applied especially in the distributed power energy systems with renewable DC voltage sources like photovoltaic farms and fuel cells. A novel approach to the synthesis of AC voltage waveforms, applying analytical methods like Fourier transform and Haar wavelets is presented. The analysis of the obtained waveforms is presented as well as examples of chosen parameter optimisation. The comparison of modulation methods and their impact on converter topology is discussed.
PL
W wielu zastosowaniach, takich jak systemy energetyki rozproszonej lub urządzenia zasilania bezprzerwowego, podstawowym wymaganiem jest dostarczanie do odbiorników sinusoidalnego napięcia o częstotliwości 50 Hz, charakteryzującego się niską zawartością harmonicznych. Napięcie dostarczane ze źródeł prądu stałego takich jak akumulatory, systemy fotowoltaiczne czy ogniwa paliwowe jest przetwarzane na napięcie przemienne za pomocą przekształtników energoelektronicznych. Jakość przebiegów generowanych przez te urządzenia, w szczególności zaś współczynnik zawartości wyższych harmonicznych THD (Total Harmonic Distortion), powinny odpowiadać odpowiednim standardom. Typowym rozwiązaniem problemu przekształcania energii elektrycznej jest dwupoziomowy przekształtnik energoelektroniczny (VSI - Voltage Source Inverter), sterowany metodą modulacji szerokości impulsów (PWM - Pulse Width Modulation). Ta metoda kształtowania przebiegów ma dobrze znane niedogodności związane z wysoką częstotliwością przełączeń łączników, takie jak straty mocy w łącznikach półprzewodnikowych oraz potrzeba stosowania dodatkowych filtrów w celu eliminacji z przebiegów wyjściowych składowych wysokiej częstotliwości. Niedogodności te mogą być znacznie zmniejszone przy zastosowaniu przekształtników wielopoziomowych sterowanych metodą modulacji amplitudy. Referat prezentuje nowe metody formowania przebiegów schodkowych falowników wielopoziomowych. Rozdział 1 przedstawia propozycję rozwiązania zagadnienia aproksymacyjnego polegającego na aproksymacji funkcji f(x)=sin(x) za pomocą ciągu funkcji gn(x) opisujących impulsy prostokątne. Parametry tego ciągu określono wykorzystując współczynniki Fouriera szeregu ortogonalnego funkcji gn(x). W rozdziale 2 przeanalizowano spektra harmonicznych przebiegów napięcia schodkowego generowanego w ten sposób i poszukano optymalnego, w sensie minimalnej zawartości wyższych harmonicznych (THD), kształtu takiego przebiegu dla falownika trójpoziomowego. Wykazano, że stosując proponowane metody optymalizacyjne można uzyskać znaczące zmniejszenie współczynnika THD (z 31,09 % do 20,40 %). Rozdział 3 poświęcony został wykorzystaniu nowego narzędzia matematycznego, jakim jest transformata falkowa, do syntezy przebiegów schodkowych. Opisano pierwsze przekształcenie falkowe Haara, a następnie przeanalizowano możliwości wykorzystania dyskretnej odwrotnej transformaty falkowej do syntezy przebiegów przemiennych przekształtników wielopoziomowych.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.