Wyniki 1-9 spośród 9 dla zapytania: authorDesc:"ZBIGNIEW RYMARSKI"

Zagadnienia projektowe jednofazowych inwerterów napięcia w układach UPS

Czytaj za darmo! »

Celem artykułu jest przedstawienie całościowego zagadnienia projektowania inwertera, zaczynając od projektu filtru wyjściowego, z którym inwerter spełnia w stanie ustalonym wymogi normy IEEE-519, a następnie omawiając dobór parametrów regulatora inwertera. Struktura układu regulacji projektowanego zgodnie z metodą CDM jest dobrana na podstawie analizy impedancji wyjściowej ciągłego modelu in[...]

Projektowanie jednofazowego inwertera napięcia małej mocy dla nieliniowego obciążenia

Czytaj za darmo! »

Projekt inwertera musi obejmować dobór podstawowej struktury inwertera - architekturę stopnia wyjściowego mocy, schemat modulacji PWM, dobór częstotliwości kluczowania, analizę wpływu czasu martwego, projekt filtru wyjściowego oraz wybór sposobu regulacji napięcia wyjściowego. Typowa architektura stopnia mocy to układ mostkowy (rys. 1a). W układach małej i średniej mocy (<10 kVA) stosuje się[...]

The analysis of output voltage distortion minimization in the 3-phase VSI for the nonlinear rectifier ROCO load

Czytaj za darmo! »

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. Streszczenie: 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,[...]

Alternatywne techniki regulacji w inwerterach napięcia stosowanych w sytemach UPS


  Na podstawie projektu klasycznego filtra wyjściowego LFCF (typu gamma) i odpowiedniej linearyzacji funkcji sterowania inwerterem (w artykule stosowane jest określenie inwerter a nie falownik, który jest określeniem typowym dla napędów silników indukcyjnych) dla danego typu modulacji PWM uzyskano nowy, oryginalny dyskretny model stopnia mocy inwertera (zwykle wystarcza samo określenie inwerter, jednak w przypadku opisu całego systemu sterowania wyodrębniono obiekt regulacji) łącznie z modulatorem. Model ten wykorzystano przy projektowaniu systemów sterowania inwerterami. Projekt filtra wyjściowego LFCF oparto na ograniczeniu najwyższej amplitudy harmonicznych do 3% amplitudy podstawowej harmonicznej (IEEE-519) dla rezystancyjnego, liniowego, statycznego obciążenia i minimalizacji mocy biernej w elementach filtra wyjściowego w jedno- [1] i wielofazowych inwerterach napięcia [2]. Z tych obliczeń wynikają wzory (1) na zastępcze (z indeksem e) wartości indukcyjności LFe, pojemności filtra CFe i współczynnika kLFe [3-8]. Zastępcze nominalne rezystancyjne obciążenie inwertera wynosi ROe-nom. W dalszych symulacjach i pomiarach przyjęto typowe obciążenia - statyczne i dynamiczne rezystancyjne i statyczne nieliniowe prostownikowe z filtrem ROCO (połączenie równoległe) zalecane przez normę EN-62040-3:2005 (jednak dobór parametrów ROCO został dokonany w oparciu o rozważania z [7], a nie założony w normie z góry współczynnik PFC = 0,7). (1) Przyjęto zgodnie z praktyką, że stosowana głębokość modulacji M≈ 1 (w praktycznych rozwiązaniach kosztem zniekształceń dopuszcza się nawet nadmodulację), co pozwala ujednolicić wzory. Analizowane topologie inwerterów przedstawiono na rys. 1. Dla jednofazowego, dwupoziomowego inwertera w układzie mostkowym (rys. 1a) współczynnik kLFe = 1/M, dla trójpoziomowego inwertera w układzie mostkowym (rys. 1a) kLFe = 1, dla wielopoziomowego (rys. 1b) jednogałęziowego inwertera (liczba poziomów m ≥ [...]

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

Czytaj za darmo! »

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. Abstract. 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. (The Influence of the Output Filter Parameters Tolerance and the Load on the PID/CDM Control of the Single Phase VSI). Słowa kluczowe: inwerter napięcia, modulacja PWM, metoda "coefficient diagram method", filtr wyjściowy. Keywords: voltage source inverter, PWM, coefficient diagram method, output filter. Wstęp Podstawowym urządzeniem w systemach gwarantowanego zasilania są impulsowe przetwornice napięcia stałego na zmienne, nazywane falownikami [1] lub inwerterami, co odzwierciedla możliwość inwersyjnej pracy takiej przetwornicy [1, 2], w systemach UPS nazywanych "lineinteractive". W artykule przyjęto nazwę "inwerter". W pracach [3, 4, 5, 6, 7, 8] przedstawiono projektowanie inwerterów napięcia oparte na tworzeniu modelu dyskretnego inwertera uwzględniającego zarówno parametry wcześniej wyliczonego filtra wyjściowego LFCF, jak i typ modulacji PWM - jedno- lub dwuzboczowej, dwu-, trzy- i wielopoziomowej. Tylko dyskretny model inwertera pozwala na rozróżnienie subtelnych różnic [...]

Dobór mikrokontrolera do sterowania inwerterem napięcia w systemach UPS


  Publikowane dotąd artykuły na ogół przedstawiały konkretne rozwiązania układów mikroprocesorowych sterujących inwerterami (autor stosuje określenie "inwerter", rezerwując określenie "falownik" dla napędów silników indukcyjnych, gdzie należy uzyskiwać zmienną częstotliwość generowanego napięcia), nie starając się jednak uzasadnić wyboru danego układu. Trzeba zresztą przyznać, że przy obecnej doskonałości mikrokontrolerów i układów FPGA w większości przypadków uzyskuje się pożądany efekt. Jednak świadomy dobór, ogólnie mówiąc, układu sterującego (bez uwzględniania wpływu sprzężenia zwrotnego, które i tak nie zlikwiduje błędów spowodowanych sposobem generacji PWM) może pomóc w niewielkiej poprawie jakości przebiegu napięcia wyjściowego (poniżej 0,5% współczynnika zniekształceń harmonicznych THD). Współczynnik THD filtrowanego napięcia wyjściowego inwertera napięcia jest definiowany przez normy IEEE-519 i PN-EN 62040-3. Określona przez PN-EN 62040-3 graniczna wartość THD dla obciążenia liniowego i nieliniowego (prostownikowego z filtrem RC o PF = 0,7) dla najlepszej tzw. opcji klasyfikacyjnej S systemu UPS licząc do 40. harmonicznej wynosi 8%. Norma IEEE-519 mówi o zalecanym nie przekraczaniu 5% THD i wymaga, aby amplituda żadnej z harmonicznych napięcia nie przekroczyła 3% amplitudy podstawowej harmonicznej (fm). Omówione parametry dotyczyły filtrowanego napięcia wyjściowego i mogły służyć jako podstawa do doboru parametrów filtra wyjściowego [1-6]. Dobór rozwiązań konstrukcyjnych modulatora wymaga jednak analizy niefiltrowanego sygnału napięciowego PWM. Przy wysokim stosunku częstotliwości przebiegu modulowanego do modulującego fs /fm (w praktyce dla UPS powyżej kilkuset) niezbędny jest podział widma harmonicznych niefiltrowanego napięcia na dwa pasma - "niskich" harmonicznych w zakresie do połowy częstotliwości przełączania i "wysokich" harmonicznych - powyżej tej częstotliwości. Właściwy i rozsądny (o ograniczonych wymiarach[...]

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

Czytaj za darmo! »

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. Streszczenie. 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 (Wpływ wyjśc[...]

The design approach to the single-phase Z-Source inverter DOI:10.15199/48.2015.09.40

Czytaj za darmo! »

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. Streszczenie. 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. (Projektowanie jednofa[...]

Sterowanie "Passivity Based Control" w trójfazowych falownikach napięcia przeznaczonych dla systemów UPS DOI:10.15199/13.2017.9.1


  The voltage source inverters are the basic components of the UPS systems. So they should fill the requirements of the adequate standard EN-62040-3 [1]. For inverters with the output power below 3 kVA the nonlinear rectifier RC load with PF = 0.7 is appointed by EN-62040 as the typical load. The Total Harmonic Distortions should be below 8%. The linear stepwise dynamic load should change between 20% to 100% of the nominal load for the output power below 4 kVA. The overshoot of the output voltage should be below 30% for the best UPS and undefined for the others and the settling time below 100 ms. To get such parameters we should carefully design the output filter (the inductance of the output filter should be restricted) and the instantaneous control system. The 3-phase voltage source inverter modelling The design of output LC filter is always based on calculation of the product LFCF that ensures the low output voltage ripple (e.g. 3% accordingly to IEEE-519 [2]). The further calculations can be based on the minimisation of the cost function being the sum of the absolute values of the reactive power in the coil and the capacitor of the output filter [3], [4]. The LF and CF values depend on the load and the switching frequency fc. For the 3-phase 2-level PWM, 3-leg bridge, star (wye) balanced load (M - the modulation depth index is usually close to unity): (1) For the 3-phase 2-level PWM, 3-leg bridge, delta balanced load: (2) For RLOAD = 47 Ω and the switching frequency fc = 25600 Hz, the calculated value of CF is about 1 μF. For such a typical sampling frequency of the control system the discrete feedback is not able to suppress the oscillations of the output voltage. So in most of papers concerning control systems with the similar frequency, CF value is from 10 to 50 μF [5], [6], [7], [8]. The calculated value of inductance LF can be too high [9] and to disable the efficient damping harmonic distortions [...]

 Strona 1