Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2018 - zeszyt 5

On the similarity and challenges of multiresonant and iterative learning current controllers for grid converters and why the disturbance feedforward matters

O podobie ´nstwach i wyzwaniach regulatorów wielorezonansowych i regulatorów z uczeniem iteracyjnym dla przekształtników sieciowych oraz dlaczego sprz˛e˙zenie w przód ma znaczenie

10.15199/48.2018.05.07

nr katalogowy: 113551
10.15199/48.2018.05.07

Streszczenie

There are two main techniques to solve the reference tracking problem for repetitive references and under repetitive disturbances, namely multiresonant (a.k.a. multioscillatory) controllers and iterative learning controllers. Nevertheless, neither of the approaches is a definitive winner, which is to be demonstrated herein. Both have their strengths, weaknesses and challenges. A grid-tie converter will be the case study here. The goal is to draw or inject sinusoidal currents under distorted grid voltage conditions. The supporting feedforward controller will be addressed within the context of the discussed repetitive control task. The case will be illustrated using numerical simulations. Our main goal is to make practitioners familiar with the relationships between these two control methods.

Abstract

Istnieja˛ dwia główne sposoby rozwia˛zywania zadania regulacji nada˛z˙nej dla powtarzalnego sygnału zadanego w obecnos´ci powtarzalnego zakłócenia, jest to zastosowanie regulatorów wielorezonansowych (zwanych te˙z wielooscylacyjnymi) oraz regulatorów z uczeniem iteracyjnym. Jednak z˙adnego z tych rozwia˛zan´ nie moz˙na uznac´ za jednoznacznie lepsze, co zostanie tutaj pokazane. Oba cechuja˛ zarówno mocne strony, jak i pewne słabo´sci oraz wyzwania implementacyjne. Przekształtnik sieciowy posłu˙zy tutaj za przykład. Celem jest pobieranie lub oddawanie sinusoidalnego pra˛du sieci pomimo odkształconego napie˛cia. Omówione zostanie równiez˙ sprze˛z˙enie w przód od zakłócenia w konteks´cie zadania sterowania powtarzalnego. Zagadnienie zostanie zilustrowane przy uz˙yciu symulacji komputerowych. Naszym głównym celem jest pokazanie praktykom zwia˛zków pomi˛edzy tymi dwiema metodami sterowania.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Xu M. X., Xu D., Lin P., Chen M., Ni J., Zhang T.: Understanding repetitive control and resonant control, 3rd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), pp. 621-627, Aalborg, 2012.
[2] Nazir R.: Advanced repetitive control of grid converters for power quality improvement under variable frequency conditions, Ph.D. Dissertation, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, 2015.
[3] Francis B. A., Wonham W. M.: The internal model principle of control theory, Automatica, vol. 12, pp. 457-465, Pergamon Press, 1976.
[4] Bengtsson G.: Output regulation and internal models - a frequency domain approach, Automatica, vol. 13, pp. 333-345, Pergamon Press, 1977.
[5] Ludwick S. J.,Profeta J. A.: A user’s guide to repetitive control systems and the internal model principle, http://www.aspe.net/publications/Spring_ 2010/Spr10Ab/3006Ludwick.pdf, Aerotech, Inc., Pittsburgh, PA, USA
[6] ˙ Zak S. H.: The internal model principle, https: //engineering.purdue.edu/~zak/ECE_382- 2014/hand_3.pdf, ECE 382 Fall 2016 course handouts, Purdue University, 2016.
[7] Li P.: Internal model principle, http://www.me.umn.edu/ courses/me8281/Old/IMP-repetitive.pdf, ME 8281 Spring 2006 course handouts, University of Minnesota, 2006.
[8] Wang Y., Gao F., Doyle F. J.: Survey on iterative learning control, repetitive control, and run-to-run control, Journal of Process Control, vol. 19, pp. 1589-1600, 2009.
[9] Dabkowski P., Galkowski K., Rogers E., Sebek M.: Robustness of uncertain discrete linear repetitive processes with disturbance attenuation, European Control Conference (ECC), Aalborg, pp. 2288-2293, 2016.
[10] Ufnalski B., Grzesiak L.: Repetitive neurocontroller with disturbance feedforward path active in the pass-to-pass direction for a VSI inverter with an output LC filter, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences, PAN, vol. 64, no. 1, pp. 115-125, 2016.
[11] Ufnalski B., Grzesiak L.: Plug-in direct particle swarm repetitive controller with a reduced dimensionality of a fitness landscape - a multi-swarm approach, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences, PAN, vol. 63, no. 4, pp. 857-866, 2015.
[12] Ufnalski B., Grzesiak L. M., Malkowski M.: Hybridization schemes for particle swarm iterative learning controllers in repetitive systems, European Power Electronics (EPE’17 ECCE Europe) Conference, Warsaw, 2017.
[13] Ufnalski B.: Hybrid swarm-based repetitive controller with adaptive forgetting for a grid-tie converter, https://www.mathworks.com/matlabcentral/ fileexchange/64056-hybrid-swarm-basedrepetitive- controller-with-adaptiveforgetting- for-a-grid-tie-converter, August 2017.
[14] Galecki A., Michalczuk M., Kaszewski A., Ufnalski B., Grzesiak L.: Multi-oscillatory current control with anti-windup for grid-connected VSCs operated under distorted grid voltage conditions, European Power Electronics (EPE’17 ECCE Europe) Conference, Warsaw, 2017.
[15] Wikipedia: Bilinear transform, https://en.wikipedia. org/wiki/Bilinear_transform, accessed on 18.07.2017.
[16] Yepes A. G.: Digital resonant current controllers for voltage source converters, http://agyepes.webs.uvigo.es/ files/Thesis.pdf, PhD dissertation, University of Vigo, Spain, 2011.
[17] Wolfram Research: http://functions.wolfram.com/ ElementaryFunctions/Sinh/, accessed on 21.07.2017.
[18] Xu M. X., Xu D., Lin P., Chen M., Ni J., Zhang T.: Understanding repetitive control and resonant control, 3rd IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), pp. 621-627, Aalborg, 2012.
[19] Nazir R.: Taylor series expansion based repetitive controllers for power converters, subject to fractional delays, Control Engineering Practice, vol. 64, pp. 140-147, 2017.
[20] Nazir R., Wood A., Laird H., Watson N.: An adaptive repetitive controller for three-phase PWM regenerative rectifiers, International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), Palermo, pp. 1126-1131, 2015.
[21] Yang Y., Zhou K., Blaabjerg F.: Enhancing the frequency adaptability of periodic current controllers with a fixed sampling rate for grid-connected power converters, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 10, pp. 7273-7285, 2016.
[22] Yang Y., Zhou K., Blaabjerg F.: Frequency adaptability of harmonics controllers for grid-interfaced converters, International Journal of Control, 90:1, 3-14, 2017.
[23] Wang X., Blaabjerg F., Loh P. C.: Design-oriented analysis of resonance damping and harmonic compensation for LCLfiltered voltage source converters, International Power Electronics Conference (IPEC - ECCE ASIA), pp. 216-223, 2014.
[24] Yepes A. G., Freijedo F. D., Lopez O., Doval-Gandoy J.: Highperformance digital resonant controllers implemented with two integrators, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 2, pp. 563-576, 2011.
[25] Yepes A. G., Freijedo F. D., Lopez O., Doval-Gandoy J.: Correction to “High performance digital resonant controllers implemented with two integrators", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 10, pp. 4357-4357, 2012.
[26] Ufnalski B.: ILC vs. MOSC, https://www.mathworks. com/matlabcentral/fileexchange/64036-ilc-vsmosc, November 2017.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 113551 "On the similarity and cha..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2018-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2018-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma