AC-DC conversion is a necessary for the systems that require DC source. This conversion has been done via rectifiers based on controlled or uncontrolled semiconductor switches. Advances in the power electronics and microprocessor technologies allowed the use of Pulse Width Modulation (PWM) rectifiers. In this paper, dq-axis current and DC link voltage of three-phase PWM rectifier are controlled by using type-2 fuzzy neural network (T2FNN) controller. For this aim, a simulation model is built by MATLAB/Simulink software. The model is tested under three different operating conditions. The parameters of T2FNN is updated online by using back-propagation algorithm. The results obtained from both T2FNN and Proportional + Integral + Derivate (PID) controller are given for three operating conditions. The results show that three-phase PWM rectifier using T2FNN provides a superior performance under all operating conditions when compared with PID controller.
This paper analyses the harmonic pollution to power grids caused by several high-power rectifiers, summarizes the requirements for rectifiers in suppressing grid-side current harmonics and optimizes a new-type of current source PWM rectifier with a hybrid switch. The rectifier with a hybrid switch boasts significant current characteristics and cost advantages in the high-power area. To further enhance the working frequency of the current source rectifier with a hybrid switch for suppressing grid-side harmonics and reducing the inductance size, this paper proposes an optimal control strategy based on space vector. It also verifies that the optimal control strategy based on space vector can reduce the total harmonic distortion of the grid-side current of the rectifier with a hybrid switch via circuit simulation and experimental results.
This paper presents a novel power control strategy for PWM current-source rectifiers (CSRs) in the stationary frame based on the instantaneous power theory. In the proposed control strategy, a virtual resistance based on the capacitor voltage feedback is used to realize the active damping. In addition, the proportional resonant (PR) controller under the two-phase stationary coordinate is designed to track the ac reference current and to avoid the strong coupling brought about by the coordinate transformation. The limitations on improving steady-state performance of the PR controller is investigated and mitigated using a cascaded lead-lag compensator. In the z-domain, a straightforward procedure is developed to analyze and design the control-loop with the help of MATLAB/SISO software tools. In addition, robustness against parameter variations is analyzed. Finally, simulation and experimental results verify the proposed control scheme and design method.
In this paper, a 1.5 kW Interior Permanent Magnet Synchronous Generator (IPMSG) with a power conditioner for the grid integration of a variable-speed wind turbine is developed. The power-conditioning system consists of a series-type 12-pulse diode rectifier powered by a phase shifting transformer and then cascaded to a PWM voltage source inverter. The PWM inverter is utilized to supply sinusoidal currents to the utility line by controlling the active and reactive current components in the q-d rotating reference frame. While the q-axis active current of the PWM inverter is regulated to follow an optimized active current reference so as to track the maximum power of the wind turbine. The d-axis reactive current can be adjusted to control the reactive power and voltage. In order to track the maximum power of the wind turbine, the optimal active current reference is determined by using a simple MPPT algorithm which requires only three sensors. Moreover, the phase angle of the utility voltage is detected using a simple electronic circuit consisting of both a zero-crossing voltage detecting circuit and a counter circuit employed with a crystal oscillator. At the generator terminals, a passive filter is designed not only to decrease the harmonic voltages and currents observed at the terminals of the IPMSG but also to improve the generator efficiency. The laboratory results indicate that the losses in the IPMSG can be effectively reduced by setting a passive filter at the generator terminals.
Park, Min-Ho;Choi, Jae-Ho;Ji, Jun-Keun;Kang, Jun-Koo
Proceedings of the KIEE Conference
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1987.11a
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pp.367-370
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1987
A high-performance PWM technique in current-controlled AC to DC converter is introduced. This converter used information about source voltage vectors to make good PWM switching pattern that it can control the DC output voltage with reduced ripple factor and rapid response. In addition to reduction of harmonic current, AC input power factor can be controlled to leading or lagging by current reference. Simulation was made based on analytical approach and it showed a good agreement with theory.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.16
no.6
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pp.594-601
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2011
In this paper, a new current controller with the compensation of an unbalance and distorted grid voltages has been proposed. Generally, in the three-phase power system, single phase or nonlinear loads can be connected with the 3 phase linear load simultaneously on the same point of common coupling. Therefore, The source voltage unbalance and distortion problem can be occurred. Under these unbalance and distorted grid voltage conditions, the input current of 3 phase PWM rectifiers also have unbalance and distortion. In this paper, a current controller with the simple Model Reference Adaptive System based unbalance and distorted voltages observer is proposed to get a sinusoidal input current. The performance of the proposed algorithm is verified through the simulation and the experiment.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.35
no.12
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pp.541-554
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1986
This paper presents the results of driving performance analysis of permanent magnet synchronous motor using a microprocessor based control system. The system consists of three phase power transistor inverters, three phase controlled rectifier, three central processing units, and sensors. The three CPUs are, respectively, used to generate PWM control signals for the inverter generating three phase sine wave, to generate the gate control signals for firing the converter, and to supervise other two CPUs. The supervisor is used to compute PI control algtorithm to three phase reference sine wave for the inverter. It is also used to maintain a constant voltage frequency ratio for the converter operating as a constant torque controller. The inverter CPU retrieves precomputed PWM patterns from look up tables because of computation speed limitations found in almost available microprocessors. The converter CPU also retrieves precomputed gate control patterns from another look-up tables. For protecting the control ststem from any damage by extraordinary over currents, the supervisor receives the data from current sensor, CT, and break down the CB to isolate the circuits from source. A resolver has a good performance characteristics of overall speed range, especially on low speed range. Therefor the speed control accuracy is impoved. The microprocessor based PM synchronous motor control system, thus, has many advantages such as constant torque characteristics, improvement of wave, limitation on extraordinary over currents, improvement of speed control accuracy, and fast response speed control using multi-CPU and look-up tables.
In this paper, a new conceptual circuit configuration of a 3-phase voltage source, soft switching AC-DC-AC converter using an IGBT module, which has one ARCPL circuit and one ARDCL circuit, is presented. In actuality, the ARCPL circuit is applied in the 3-phase voltage source rectifier side, and the ARDCL circuit is in the inverter side. And more, each power semiconductor device has a novel clamp snubber circuit, which can save the power semiconductor device from voltage and current across each power device. The proposed soft switching circuits have only two active power semiconductor devices. These ARCPL and ARDCL circuits consist of fewer parts than the conventional soft switching circuit. Furthermore, the proposed 3-phase voltage source soft switching AC-DC-AC power conversion system needs no additional sensor for complete soft switching as compared with the conventional 3-phase voltage source AC-DC-AC power conversion system. In addition to this, these soft switching circuits operate only once in one sampling term. Therefore, the power conversion efficiency of the proposed AC-DC-AC converter system will get higher than a conventional soft switching converter system because of the reduced ARCPL and ARDCL circuit losses. The operation timing and terms for ARDCL and ARCPL circuits are calculated and controlled by the smoothing DC capacitor voltage and the output AC current. Using this control, the loss of the soft switching circuits are reduced owing to reduced resonant inductor current in ARCPL and ARDCL circuits as compared with the conventional controlled soft switching power conversion system. The operating performances of proposed soft switching AC-DC-AC converter treated here are evaluated on the basis of experimental results in a 50kVA setup in this paper. As a result of experiment on the 50kVA system, it was confirmed that the proposed circuit could reduce conduction noise below 10 MHz and improve the conversion efficiency from 88. 5% to 90.5%, when compared with the hard switching circuit.
Kim, Yong-Ki;Bae, Chang-Han;Han, Moon-Seob;Yang, Young-Chul;Jang, Su-Jin
Proceedings of the KSR Conference
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2007.05a
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pp.804-808
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2007
when electric traction system used DC 1500V runs on decline of rail road track and slows down, Dc voltage goes beyond regular voltage. In this case extra power is forcibly wasted by resister because rectifier of substation and electric train including power converter and so on are out of order. This paper described a DC electric railway system, which can generate the excessive DC power form DC bus line to AC source in substation for traction system. The proposed regeneration inverter system for DC traction can be used as both an inverter and an active power filter(APF). As a regeneration inverter mode, it can recycle regenerative energy caused by decelerating tractions and as an active power filter mode, it can compensate for harmonic distortion produced by the rectifier substation. In addition, electric traction system products harmonic current and voltage distortion and reactive power because power converter is used so regeneration inverter normally runs such as active power filter(APF) for improving power quality. From the viewpoint of both power capacity and switching losses, the system is designed on the basis of three phase PWM inverters and composed of parallel inverters, output transformers, and an LCL filter.
Samuel, Paulson;Naik, M. Kishore;Gupta, Rajesh;Chandra, Dinesh
Journal of Power Electronics
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v.14
no.2
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pp.271-281
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2014
Fluctuating wind conditions necessitate the use of a variable speed wind turbine (VSWT) with a AC/DC/AC converter scheme in order to harvest the maximum power from the wind and to decouple the synchronous generator voltage and frequency from the grid voltage and frequency. In this paper, a combination of a three phase diode bridge rectifier (DBR) and a modified topology of the diode clamped multilevel inverter (DCMLI) has been considered as an AC/DC/AC converter. A control strategy has been proposed for the DCMLI to achieve the objective of grid interface of a wind power system together with local load compensation. A novel fixed frequency current control method is proposed for the DCMLI based on the level shifted multi carrier PWM for achieving the required control objectives with equal and uniform switching frequency operation for better control and thermal management with the modified DCMLI. The condition of the controller gain is derived to ensure the operation of the DCMLI at the fixed frequency of the carrier. The converter current injected into the distribution grid is controlled in accordance with the wind power availability. In addition, load compensation is performed as an added facility in order to free the source currents being fed from the grid of harmonic distortion, unbalance and a low power factor even though the load may be unbalanced, non-linear and of a poor power factor. The results are validated using PSCAD/EMTDC simulation studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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