Регулятор вихідної напруги активного випрямляча на основі ковзного режиму
DOI:
https://doi.org/10.18664/ikszt.v28i3.290128Ключові слова:
активний випрямляч напруги, ковзний режим, спостерігач напруги, система керування, коефіцієнт потужності, широтно-імпульсна модуляціяАнотація
У статті наведено дослідження методів керування трифазних випрямлячів з широтно-імпульсною модуляцією, що дають змогу покращити якість електричної енергії. Розглянуто схему активного випрямляча напруги з описом електромагнітних процесів у вхідній електричній мережі. Подано систему прямого керування потужністю активного випрямляча з ковзним регулятором і спостерігачем величини вихідної напруги. Визнaчeно параметри ковзного регулятора, що виконує функції регулювання вихідної напруги, а також регулювання величини активної та реактивної потужності, що споживається з електричної мережі. Визнaчeно параметри спостерігача напруги мережі з алгоритмом компенсації, що забезпечує точні результати з мінімальним коливанням. Проведено імітаційне моделювання системи керування регулятора активного випрямляча, заснованого на реалізації ковзного режиму при зміні опору навантаження та зі спостерігачем навантаження за допомогою програмного середовища Matlab / Simulink. Відповідно до отриманих характеристик активний випрямляч забезпечує кращі показники якості електричної енергії з малим значенням коефіцієнта гармонічних спотворень і коефіцієнтом потужності, близьким до одиниці.
Посилання
Дослідження точності моделювання втрат потужності в силових діодах і транзисторах / В. П. Нерубацький, О. А. Плахтій, Д. А. Гордієнко та ін. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2023. Вип. 203. С. 73–87. DOI: 10.18664/1994-7852.203.2023.277905.
Zhu K., Deng F., Chen S., Hou J., Abulanwar S., Ufa R. An AC-side start-up scheme for thyristorbased modular multilevel converters. 2022 IEEE International Power Electronics and Application Conference and Exposition (PEAC). 2022. P. 1426–1431. DOI: 10.1109/PEAC56338.2022.9959105.
Godoy M. P., Uberti V. A., Abaide A., Guidali G. D., Prade L. R., Keller A. L. Identifying and reducing harmonic distortion in an industrial uninterruptible power supply system. 2020 6th International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems (EPECS). 2020. P. 34–39. DOI: 10.1109/EPECS48981.2020.9304969.
Nerubatskyi V., Hordiienko D. Analysis of the control system of a wind plant connected to the AC network. Power engineering: economics, technique, ecology. 2023. No. 1. P. 87–91. DOI: 10.20535/1813-5420.1.2023.276028.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D., Khoruzhevskyi H. Simulation of surge protection according IEC 61000-4-5. International scientific journal «Industry 4.0». 2019. Vol. 4, Issue 6. P. 293–296.
Cho N., Lee H., Bhat R, Heo K. Analysis of harmonic hosting capacity of IEEE Std. 519 with IEC 61000-3-6 in distribution systems. 2019 IEEE PES GTD Grand International Conference and Exposition Asia (GTD Asia). 2019. P. 730–734. DOI: 10.1109/GTDAsia.2019.8715918.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D. Efficiency analysis of DC-DC converter with pulse-width and pulse-frequency modulation. 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2022. P. 571–575. DOI: 10.1109/ELNANO54667.2022.9926762.
Chen X., Batarseh I. A fixed switching frequency dualinput LLC converter with PWM controlled semiactive rectifiers for PV applications. 2021 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). 2021. P. 320–326. DOI: 10.1109/APEC42165.2021.9487039.
Nerubatskyi V. P., Plakhtii O. А., Hordiienko D. A. Increasing the energy indicators of converters of electric vehicle charging stations. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2023. Вип. 204. С. 124–137. DOI: 10.18664/1994-7852.204.2023.284153.
Ballo A., Grasso A., Privitera M. Demystifying regulating active rectifiers for energy harvesting systems: a tutorial assisted by Verilog-A models. IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 43891–43908. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3272504.
Purgat P., Bandyopadhyay S., Qin Z., Bauer P. Power flow decoupling controller for triple active bridge based on fourier decomposition of transformer currents. 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). 2020. P. 1201–1208. DOI: 10.1109/APEC39645.2020.9124006.
Zhang J., Liu J., Yang J., Zhao N., Wang Y., Zheng T. A modified DC power electronic transformer based on series connection of full-bridge converters. IEEE Trans. Power Electron. 2019. Vol. 34, No. 3. P. 2119–2133.
Rajendran G., Vaithilingam C., Misron N., Naidu K., Ahmed M. Voltage oriented controller based vienna rectifier for electric vehicle charging stations. IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 50798–50809. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3068653.
Soyed A., Kadri A., Hassnaoui O., Bacha F. Voltage oriented control of indirect matrix converter applied to wind energy conversion system using PMSM generator. 2020 7th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT). 2020. P. 790–795. DOI: 10.1109/CoDIT49905.2020.9263781.
Jamil Asghar M. S. Digital control of thyristor switched reactors using discontinuous phase controlled switching. 2020 IEEE International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON). 2020. P. 394–398. DOI: 10.1109/GUCON48875.2020.9231064.
Jamil Asghar M. S. Discontinuous phase controlled (DPC) convertors for charging of batteries of electrical vehicles. 2020 IEEE International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON). 2020. P. 665–670. DOI: 10.1109/GUCON48875.2020.9231082.
Lamterkati J., Khafallah M., Ouboubker L., Aziz E. Comparison of DPC methods using two-level and three-level rectifiers. International Journal of Science and Research (IJSR). 2015. Vol. 4. P. 2477–2488.
Yousefi-Talouki A., Zalzar S., Pouresmaeil E. Direct power control of matrix converter-fed DFIG with fixed switching frequency. Sustainability. 2019. Vol. 11, No. 9. 2604. DOI: 10.3390/su11092604.
Haque M. M., Wolfs P., Alahakoon S. Active power flow control of three-port converter for virtual power plant applications. 2020 IEEE International Conference on Power Electronics, Smart Grid and Renewable Energy (PESGRE2020). 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/PESGRE45664.2020.9070350.
Abdelateef M. M., El-Hay E. A., Elkholy M. M. Recent trends in wind energy conversion system with grid integration based on soft computing methods: comprehensive review, comparisons and insights. Arch Computat Methods Eng. 2023. Vol. 30. P. 1439–1478. DOI: 10.1007/s11831-022-09842-4.
Najafzadeh M., Ahmadiahangar R., Husev O., Roasto I., Jalakas T., Blinov A. Recent contributions, future prospects and limitations of interlinking converter control in hybrid AC/DC microgrids. IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 7960-7984. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3049023.
Manganaro G. An introduction to high sample rate nyquist analog-to-digital converters. IEEE Open Journal of the Solid-State Circuits Society. 2022. Vol. 2. P. 82–102. DOI: 10.1109/OJSSCS.2022.3212028.
Komurcugil H., Biricik S., Bayhan S., Zhang Z. Sliding mode control: overview of its applications in power converters. IEEE Industrial Electronics Magazine. 2021. Vol. 15, No. 1. P. 40–49. DOI: 10.1109/MIE.2020.2986165.
Fallaha C., Saad M., Ghommam J., Kali Y. Sliding mode control with model-based switching functions applied on a 7-DOF exoskeleton arm. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 2021. Vol. 26, No. 1. P. 539–550. DOI: 10.1109/TMECH.2020.3040371.
Guo Y., Liu M., Fang X., Li Z., Zhang X. Model predictive control for three-phase PWM rectifier with active power decoupling circuit under unbalanced grid voltages. 2019 IEEE International Symposium on Predictive Control of Electrical Drives and Power Electronics (PRECEDE). 2019. P. 1–5. DOI: 10.1109/PRECEDE.2019.8753277.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D., Sushko D., Syniavskyi A., Shelest D. Thermalpowerloss approximation method for determination of efficiency in semiconductor devices. 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2022. P. 456–461. DOI: 10.1109/ELNANO54667.2022.9926756.
Hashemzadeh S., Rostami R., Marzang V., Hosseini S. Direct power control of PWM threephase rectifier using the predictive method: aims to reduce THD. 2020 28th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE). 2020. P. 1–5. DOI: 10.1109/ICEE50131.2020.9261070.
Zhemerov G. G., Krylov D. S. Concept of construction of power circuits of a multilevel modular converter and its transistor modules. Electrical Engineering & Electromechanics. 2018. No. 6. P. 26–32. DOI: 10.20998/2074-272X.2018.6.03.
Нерубацький В. П., Плахтій О. А., Машура А. В., Гордієнко Д. А., Варв’янська В. В. Синтез регулятора вихідної напруги активного чотириквадрантного випрямляча. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2021. Вип. 198. С. 131–144. DOI: 10.18664/1994-7852.198.2021.256643.
Jadli U., Mohd-Yasin F., Moghadam H., Nicholls J., Pande P., Dimitrijev S. The correct equation for the current through voltage-dependent capacitors. IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 98038–98043. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2997906.
Guo K., Yang M., Li X., Shi P., Wang P. Research on a new adaptive integral sliding mode controller based on a small BLDC. IEEE Access. 2022. Vol. 10. P. 73204–73213. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3188665.
Feng S., Lei J., Zhao J., Chen W., Deng F. Improved reference generation of active and reactive power for matrix converter with model predictive control under input disturbances. IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 97001–97012. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2929792.
Zenteno-Torres J., Cieslak J., Davila J., Henry D. Sliding mode control with application to faulttolerant control: assessment and open problems. Automation. 2021. Vol. 2, No. 1. P. 1–30. DOI: 10.3390/automation2010001.
Jin S., Lv Z., Xiong X., Yu J. A chattering-free sliding mode filter enhanced by first order derivative feedforward. IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 41175–41185. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2976737.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
