PL245388B1

PL245388B1 - Sposób i układ predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych

Info

Publication number: PL245388B1
Application number: PL443454A
Authority: PL
Inventors: Piotr Falkowski; Sebastian Styński; Tomasz Święchowicz; Krzysztof Kulikowski
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2023-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2024-07-15
Also published as: PL443454A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych zwłaszcza przekształtnika energoelektronicznego jednofazowego półmostkowego lub o topologii pełnego mostka typu H, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną, podłączonego przez filtr do sieci napięcia przemiennego. Przedmiotem zgłoszenia przedstawionym na rysunku jest również układ predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych, zawierający z jednej strony filtra sprzęgającego dołączoną sieć napięcia przemiennego z włączonym w obwód czujnikiem napięcia przemiennego, a z drugiej strony filtra sprzęgającego przekształtnik energoelektroniczny z włączonym w obwód czujnikiem prądu, gdzie do przekształtnika energoelektronicznego dołączony jest czujnik napięcia stałego i źródło napięcia stałego charakteryzujący się tym, że do filtra sprzęgającego dołączony jest układ korekcji czasu martwego poprzez układ sterowania przekształtnikiem, jednocześnie do układu korekcji czasu martwego dołączony jest układ korekcji pomiarów i regulator prądu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych. Przekształtniki takie pozwalają na dwukierunkowy przepływ energii elektrycznej pomiędzy obwodami napięcia stałego i przemiennego. Sposób sterowania przekształtnikiem eliminuje zaburzenia własne pochodzące od czasu martwego. Dzięki temu znalazły zastosowanie jako główne bloki w odnawialnych źródłach energii, prostownikach aktywnych, filtrach aktywnych i kompensatorach mocy biernej.

Przekształtniki energoelektroniczne umożliwiające dwukierunkowy przepływ energii elektrycznej oprócz wykazywania odporności na zaburzenia napięcia sieci powinny być również odporne na zaburzenia własne których jednym z głównych źródeł jest wprowadzenie czasu martwego. Czas martwy wprowadzany jest do sygnałów sterujących tranzystorami w przekształtnikach energoelektronic znych w celu uniknięcia zwarcia obwodu pośredniczącego prądu stałego. Negatywną konsekwencją wprowadzenia czasu martwego jest znaczne zniekształcenie przebiegów napięć generowanych przez przekształtnik [Seung-Gi Jeong and Min-Ho Park, The analysis and compensation of dead-time effects in PWM inverters, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 38, no. 2, pp. 108-114, April 1991, doi: 10.1109/41.88903.]. Zniekształcenie to objawia się przede wszystkim zmianą amplitudy podstawowej harmonicznej oraz wprowadzeniem niepożądanych wyższych harmonicznych głównie 5, 7, 11 i 13. Jest to spowodowane tym, że w zależności od znaku prądu, wprowadzenie czasu martwego wpływa na wzrost bądź spadek napięcia odtwarzanego na zaciskach przekształtnika w odniesieniu do napięcia zadanego. Ponadto dodatkową przyczyną odkształcenia napięcia przekształtnika jest możliwość wystąpienia zatrząśnięcia się prądu w momencie przechodzenia przez wartość zerową (zero current clamping - ZCC) w okresie trwania czasu martwego, co jeszcze bardziej zniekształca odtwarzane napięcie.

Czas martwy powodujący błędy w odtwarzaniu napięcia na zaciskach przekształtnika energoelektronicznego podłączonego do sieci elektroenergetycznej jest bezpośrednią przyczyną odkształcenia kształtowanego prądu przekształtnika. Odzwierciedla się to wzrostem wartości współczynnika zawartości wyższych harmonicznych, która nie powinna przekraczać wartości określonych odpowiednimi normami. W związku z tym, układy sterowania przekształtnikami energoelektronicznymi muszą zawierać blok odpowiedzialny za kompensację wpływu czasu martwego.

W literaturze znane są sprzętowe metody korekcji wpływu czasy martwego, które jednak nie znalazły szerszego zastosowania ze względu na modyfikacje konstrukcyjne utrudniające zastosowanie w rozwiązaniach komercyjnych [Seung-Gi Jeong and Min-Ho Park, The analysis and compensation of deadtime effects in PWM inverters,in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 38, no. 2, pp. 108-114, April 1991, doi: 10.1109/41.88903.], [Bin Zhang, A. Q. Huang and Bin Chen, A novel IGBT gate driver to eliminate the dead-time effect, Fourtieth IAS Annual Meeting. Conference Record of the 2005 Industry Applications Conference, 2005., 2005, pp. 913-917 Vol. 2, doi: 10.1109/IAS.2005.1518427.]. Z drugiej strony istnieje szereg metod programowych polegających na obliczeniu napięcia korekcji, które następnie dodawane jest do napięcia zadanego uzyskanego z układu regulacji prądu. W najczęściej stosowanej tego typu metodzie, napięcie korekcji jest przebiegiem prostokątnym (dwu stanowym), którego polaryzacja zależna jest od znaku prądu przekształtnika określonego za pomocą funkcji signum [S. Hwang and J. Kim, Dead Time Compensation Method for Voltage-Fed PWM Inverter, in IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 25, no. 1, pp. 1-10, March 2010, doi: 10.1109/TEC.2009.203181T], [T. Mannen and H. Fujita, Dead-Time Compensation Method Based on Current Ripple Estimation, in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, no. 7, pp. 4016-4024, July 2015, doi: 10.1109/TPEL.2014.2352716.]. W metodzie tej napięcie kompensujące skokowo zmienia swoją wartość przy przejściu prądu przez zero. Kompensacja czasu martwego w obszarze, w którym prąd przechodzi przez wartość zerową jest utrudniona ze względu na błędy występujące przy określaniu właściwego znaku prądu. Niewielki „offset” w prądzie powoduje względnie duży błąd korekcji. Jest to szczególnie istotne przy małych wartościach prądu zadanego [A. C. Oliveira, C. B. Jacobina, A. M. N. Lima, and E. R. C. da Silva, “Dead-time compensation in the zero-crossing current region, ”in Proc. IEEE 34th Annu. Power Electron. Spec. Conf., 2003, vol. 4, pp. 1937-1942.]. Jednym z rozwiązań jest wprowadzenie trójstanowego napięcia kompensującego [J. M. Schellekens, R. A. M. Bierbooms and J. L. Duarte, Dead-time compensation for PWM amplifiers using simple feed-forward techniques, The XIX International Conference on Electrical Machines ICEM 2010, 2010, pp. 1-6, doi: 10.1109/ICELMACH.2010.5608022.]. W takim rozwiązaniu napięcie kompensujące przyjmuje dodatkowo stan zerowy, gdy prąd przekształtnika znajduje się w określonym

PL 245388 Β1 przedziale bliskim zera. Kolejną metodą jest wprowadzenie przedziału, dla którego napięcie kompensujące zmienia się liniowo pomiędzy dwoma stanami niezerowymi [A. C. Oliveira, C. B. Jacobina, A. Μ. N. Lima, and E. R. C. da Silva, “Dead-time compensation in the zero-crossing current region,”in Proc. IEEE 34th Annu. Power Electron. Spec. Conf., 2003, vol. 4, pp. 1937-1942.]. Liniowa zmiana zachodzi w obszarze, w którym prąd jest bliski wartości zerowej. Wartość napięcia kompensującego jest wtedy liniowo zależna od prądu odniesionego do szerokości obszaru. W obu metodach szerokość przedziału dobiera się na podstawie założonej na etapie projektowania przekształtnika amplitudy tętnień prądu. Tętnienia te jednak mogą się zmieniać w zależności od wielu czynników, co wpływa niekorzystnie na dokładność metody kompensacji.

Wyżej wymienione metody kompensacji czasu martwego mają również zdecydowanie małą skuteczność korekcji, gdy przekształtnik energoelektroniczny pracuje z indukcyjnościami filtrów do kształtowania przebiegu prądu wyjściowego o stosunkowo niewielkich wartościach. Wówczas tętnienia prądu mają znaczną wartość w odniesieniu do amplitudy. W takim wypadku pojawiają się dwa główne problemy. Pierwszy polega na tym, że prąd próbkowany, na podstawie którego określane jest napięcie kompensujące, może zmieniać znak kilkukrotnie w trakcie trwania cyklu modulacji. W konwencjonalnych metodach prowadzi to do błędnego obliczania napięcia korekcji, a prosta predykcja średniej wartości prądu nie jest w stanie poprawić tego błędu. Drugi problem związany jest z przełączaniem prądu o małej wartości, gdzie podczas czasu martwego może dojść do przerwania przewodzenia prądu tzn. zatrzaśnięcia prądu w zerze, a w konsekwencji błędu w odtwarzaniu wartości zadanych napięcia i prądu przekształtnika.

W związku zwadami dotychczas stosowanych metod kompensacji czasu martwego opracowano sposób predykcyjnej kompensacji czasów martwych poprawiający jakość kompensacji. Proponowane rozwiązanie polega na wyznaczeniu przewidywanych chwilowych wartości prądu w momencie wystąpienia przełączenia łączników przekształtnika. Wartości te pozwalają na określenie napięcia kompensującego również w obszarze, w którym prąd przechodzi przez wartość zerową. Ponadto opracowany algorytm przewiduje wystąpienie zjawiska ZCC aktywując odpowiedni tryb korekcji. Korekcja zjawiska ZCC polega na estymacji średniej wartości napięcia na zaciskach przekształtnika. Napięcie to jest obliczane w sposób iteracyjny na podstawie znajomości przewidywanych chwilowych wartości prądu i charakterystycznych przedziałów czasu występujących po przełączeniu łączników. W każdej iteracji obliczane jest napięcie korekcji będące różnicą napięcia zadanego i estymowanego na zaciskach przekształtnika, a rozwiązanie zapisywane jest w tablicy. W kolejnej iteracji do napięcia zadanego dodawana jest zsumowana wartość napięcia korekcji czasu martwego z poprzednich iteracji i cały proces powtarzany jest ponownie. Ostatecznie z tablicy wybierane jest napięcie kompensujące czas martwy dla którego średnia wartość napięcia przekształtnika była najbliższa wartości zadanej.

Proponowane rozwiązanie uwzględnia dodatkowo charakter działania czujników pomiarowych prądu i napięcia. W zależności od tego czy pomiar realizowany jest z wykorzystaniem czujników analogowych czy cyfrowych wykonywana jest korekcja zmierzonych wartości prądu i napięcia pozwalająca na kompensację opóźnień układu sterowania.

1. Przedmiotem wynalazku jest sposób predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych zwłaszcza przekształtnika energoelektronicznego jednofazowego półmostkowego lub o topologii pełnego mostka typu H, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną podłączonego przez filtr do sieci napięcia przemiennego charakteryzujący się tym, że prowadzi się następujące etapy:

wyznaczenie przewidywanej średniej wartości napięcia u_Sk pomiędzy momentem rozpoczęcia procesu modulacji a momentem przełączenia wartości napięcia sieci u_Sk_śr, przy czym wyznaczenie to przeprowadza się na podstawie współczynnika wypełnienia wyp oraz skorygowanego napięcia sieci u_Sk· oraz napięcia obwodu prądu stałego Udc uprzednio wyznaczając przyrost Au_Sk wartości napięcia na podstawie zależności:

- u_sk(k - 1) będącą różnica pomiędzy wartością aktualną u_Sk(k), a wartością z poprzedniego kroku próbkowania u_Sk(k-1), wyznaczenie przewidywanej chwilowej wartości napięcia sieci u_Sk__Prze w momencie wystąpienia przełączenia a następnie wyznaczenie przewidywanych chwilowych wartości prądu przekształtnika energoelektronicznego i_Pk w momencie przełączania na podstawie zależności:

PL 245388 Β1 . ^uik_sr ^{l 2}pk*K ^upC> ._____

Ipkjprze ~ ^pk + ^0 Ρθ CZV1H na podstawie przewidywanej chwilowej wartości prądu wykonywana jest korekcja czasu martwego, przy czym napięcie korekcji przyjmuje wartość +/- Udc, którego polaryzacja zależna jest od znaku przewidywanej wartości chwilowej prądu przekształtnika energoelektronicznego i_Pk określonego za pomocą poniższej funkcji signum if (ipk prze > O) — > ^uzad_k ~ ^uzad

r. -\ 2 * Upi

{.Ipkjirze < UJ ^—zad k — ^-zad I γ sprawdzenie czy wystąpi zatrząśnięcie się prądu w momencie przechodzenia przez wartość zerową ZCC poprzez wyznaczenie granicznej wartości prądu zapewniającej przewodzenie ciągłe i_gr__zcc:

_ ^-śk prze ~ ipk prze * R ~ Upi

Lgr zcc ~ ^dt gdzie: t^- czas martwy, a następnie porównywanie wartości prądu i_gr__zcc z. przewidywaną wartością chwilową w momencie przełączenia i_Pk_prze i wskazanie zatrząśnięcia ZCC gdy spełniony jest warunek ipk__prZe < igr_zcc po czym przy spełnieniu wartość napięcia korekcji czasu martwego Ukcm·

Korzystnie, dla przekształtnika jednofazowego o topologii pełnego mostka typu H, w zależności od typu modulacji, lub przekształtnika trójfazowego a także przekształtnika trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną etapy sposobu wykonywane są najpierw względem przełączenia w tej gałęzi przekształtnika, w której przełączenie nastąpi najpierw a kończąc na gałęzi w której przełączenie nastąpi na końcu.

Korzystnie, wartość współczynnika wypełnienia wyp wyznacza się z poniższej zależności ^wyp - o----^u^d + o,s *u_dc a wartość średnią napięcia u_Sk_sr wyznacza się z poniższej zależności ^usk_&r = °>25 * wyp * &u_sk + u_sk(JĄ gdzie wartość współczynnika wypełnienia wyp zależy od typu zastosowanej modulacji oraz topologii przekształtnika oraz gdzie wyp e < 0; 1 >

Korzystnie, wyznacza się przewidywaną chwilową wartość napięcia sieci u_Sk_p_rze w momencie wystąpienia przełączenia na podstawie poniższej zależności ^usk_prze = * ^wyP * &^usk +

Korzystnie, w czasie iteracyjnej korekcji wartości napięcia wyznacza się czasy trwania dwóch charakterystycznych odcinków czasu pozwalających na wyznaczenie średniej wartości napięcia przekształtnika, pierwszy odcinek czasu t_zcc stanowi czas trwania ZCC a drugi odcinek czasu t_dt_cond stanowi czas od momentu przełączenia do chwili, w której prąd osiąga wartość zerową, w pierwszej iteracji wyznaczenia czasów to i ti dokonuje się z zależności t₀ = wyp * T_p/2 _T_p ti — ~2 ^— tdt

PL 245388 Β1 po czym wyznaczana jest przewidywana chwilowa wartość prądu w momencie przełączenia lpk_prze _ ,. , ^uśk_sr ~ ipk * R ^{_ u}pO

Lpk-prze ~ ^lpk i ^0 następnie na podstawie przewidywanej wartości prądu w momencie przełączenia i_Pk__prZeOkreślany jest znak napięcia przekształtnika u_p_dt kształtowanego w czasie martwym tdt.

tf (j-pk-Prze > ^—— ~^-dc tf (tpk_prze < θ) ^— dt ~ ^dc po czym wyznacza się czas trwania ZCC t_zcc oraz drugi odcinek czasu tdtcond z poniższych zależności

L tzcc ~ tdt + i-pkdprze * ~ _ ^usk_prze ^up_dt tdt_cond t_zcc następnie, wyznaczana jest średnia wartość napięcia przekształtnika u_ap to * Wpo + t^ cond * «p dt + t_zcc * Usk prze + ^Uip= T^/2 następnie od wartości zadanej napięcia u_zad odejmowana jest obliczana wartość średnia napięcia przekształtnika u_ap wskazując wartość napięcia u^m, i jeżeli wartość Ukcm w aktualnej iteracji jest mniejsza od tej z poprzedniej iteracji to zapamiętywany jest numer iteracji a równolegle wartość napięcia Ukcm dodawana jest do wielkości Ukcm_sum, której zadaniem jest sumowanie Ukcm z każdej iteracji, jednocześnie wartość wielkości napięcia Ukcm_sum w każdej iteracji zapamiętywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy, wyznacza się wartość napięcia zadanego po korekcji u_zad_k poprzez dodanie do napięcia zadanego u_zad odczytanej wartości Ukcm_sum(imm).

dokonuje się kompensacji czasu martwego poprzez przekazania do układu sterowania przekształtnikiem wartości napięcia zadanego po korekcji u_zad_kPrzedmiotem wynalazku jest również układ predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych zawierający z jednej strony filtra sprzęgającego dołączoną sieć napięcia przemiennego z włączonym w obwód czujnikiem napięcia przemiennego, a z drugiej strony filtra sprzęgającego przekształtnik energoelektroniczny z włączonym w obwód czujnikiem prądu, gdzie do przekształtnika energoelektronicznego dołączony jest czujnik napięcia stałego i źródło napięcia stałego charakteryzujący się tym, że do filtra sprzęgającego dołączony jest układ korekcji czasu martwego poprzez układ sterowania przekształtnikiem, jednocześnie do układu korekcji czasu martwego dołączony jest układ korekcji pomiarów i regulator prądu, a ponadto układ korekcji czasu martwego dołączony jest do czujnika napięcia stałego, oraz układ korekcji czasu martwego połączony jest jednokierunkowo z układem korekcji pomiarów, który dołączony jest do wyjścia czujnika napięcia przemiennego oraz czujnika prądu i jednocześnie do wyjścia regulatora prądu, przy czym do regulatora prądu dołączony dołączony jest sumator, który to sumator włączony jest pomiędzy czujnik prądu oraz układ korekcji pomiarów.

Korzystnie, głównym blokiem układu korekcji czasu martwego jest układ obliczania napięcia średniego przekształtnika.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku na którym:

fig. 1 - przedstawia schemat blokowy przekształtnika energoelektronicznego sprzęgniętego z siecią elektroenergetyczną, fig. 2 - wewnętrzną strukturę układu korekcji czasu martwego, fig. 3 - schemat przekształtnika energoelektronicznego jednofazowego półmostkowego oraz przebieg generowanego napięcia, fig. 4 - przebiegi napięcia generowanego przez przekształtnik energoelektroniczny oraz napięcie sieci Us, przewidywana średnia wartość napięcia sieci Usk_śr i przewidywana chwilowa wartość napięcia sieci Usk_prze, fig. 5 - przebieg napięcia przekształtnika w momencie przełączenia bez wystąpienia efektu ZCC a fig. 6 - przebieg napięcia przekształtnika w momencie przełączenia przy wystąpieniu efektu ZCC, fig. 7a - przebiegi napięcia sieci Us, prądu sieci is, uśrednionego za okres prądu sieci is_śr, wartość napięcia korekcji czasu martwego Ukcm_sum(imin) oraz wartość współczynnika wypełnienia wyp dla układu pracującego bez korekcji czasów martwych, fig. 7b - przebiegi napięcia sieci Us, prądu sieci is, uśrednionego za okres prądu sieci isśr, wartość napięcia korekcji czasu martwego Ukcm_sUm(imin) oraz wartość współczynnika wypełnienia wy p dla układu pracującego z korekcją czasów martwych wg wynalazku, fig. 7c - wartości pierwszych 49 harmonicznych prądu sieci dla układu pracującego bez korekcji czasów martwych oraz z korekcją czasów martwych wg wynalazku, fig. 7d - wartości pierwszych 49 harmonicznych prądu sieci dla układu pracującego z korekcją czasów martwych wg wynalazku.

Przykład wykonania

Poniżej przedstawiony zostanie opis działania sposobu i układu predykcyjnej korekcji czasu martwego.

Sposób sterowania przekształtnikiem energoelektronicznym PE, który może być zarówno przekształtnikiem jednofazowym półmostkowym lub o topologii pełnego mostka typu H, przekształtnikiem trójfazowym, przekształtnikiem trójfazowym z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną podłączonym przez filtr F do sieci napięcia przemiennego SNP wraz z układem korekcji czasu martwego UKCM przedstawiono na Fig. 1. Do wejścia regulatora prądu RP podawany jest sygnał pochodzący z sumatora będącego różnicą prądu zadanego i zad i prądu przekształtnika i p pochodzącego z czujnika prądu CP. Sygnał wyjściowy z RP jest napięciem zadanym PE u zad. Sposób sterowania przedstawiony na Fig. 1 wyposażony jest w układ korekcji pomiarów - UKP - prądu ip oraz napięcia SNP us z czujnika napięcia przemiennego CNAC, którego zadaniem jest skompensowanie opóźnień wprowadzanych przez układ sterowania przekształtnikiem USP. Kompensacja wymaga znajomości parametrów elektrycznych obwodu mocy oraz stałych czasowych algorytmu sterowania, dlatego też dodatkowo do wejścia UKP podawane są sygnały reprezentujące parametry PE takie jak L - indukcyjność filtra F od stron y PE, R - rezystancja filtra F od strony PE oraz okres próbkowania Tp, jak również napięcie zadane PE uzad. Sygnały wyjściowe usk oraz ipk z UKP reprezentują odpowiednio skorygowane wartości zmierzone prądu i p, napięcia us. Następnie sygnały: napięcia zadanego PE uzad, skorygowanych wartości zmierzonych u sk i ipk, parametrów elektrycznych obwodu mocy R i L, wartość okresu próbkowania T p oraz sygnał napięcia obwodu prądu stałego udc z czujnika napięcia CNDC podawane są na wejścia układu korekcji czasu ma rtwego UKCM. Sygnał wyjściowy uzad_k UKCM reprezentuje napięcie zadane po korekcji czasu martwego, które podawane jest na wejście układu sterowania przekształtnika USP.

Fig. 2 przedstawia wewnętrzną strukturę UKCM. Głównym blokiem UKCM jest układ obliczania napięcia średniego przekształtnika UONŚP. Na wejście UONŚP podawane są sygnały: napięcie zadane PE Uzad, skorygowane wartości zmierzone usk i ipk, parametry elektryczne obwodu mocy R i L, wartość okresu próbkowania Tp, wartość zmierzona napięcia obwodu prądu stałego Udc oraz sygnał Ukcm_sum(i-1), którego sposób wyznaczania oraz reprezentacja fizyczna zostały opisane w dalszej części. UONŚP działa w sposób iteracyjny, gdzie symbol i reprezentuje numer danej iteracji, przy czym i e <1; n>. Sygnałem wyjściowym UONŚP jest sygnał reprezentujący napięcie średnie przekształtnika usp(i) obliczone w i-tej iteracji. Sygnał korekcji czasu martwego Ukcm(i) z i-tej iteracji jest sygnałem pochodzącym z sumatora wyznaczającego różnicę pomiędzy uzad oraz Usp(i). Po każdej iteracji nowa wartość Ukcm(i) jest sumowana w bloku sumatora, na wyjściu którego znajduje się sygnał ukcm_sum(i) reprezentujący aktualną wartość zsumowanego napięcia korekcji czasu martwego zgodnie z zależnością: u_kcmsum(i) = Σί=1 ^ukc_m(i). Sygnał ukcm_sum(i) podawany jest na wejście układu Z^-1, który wprowadza opóźnienie o jedną iterację. Na wyjściu bloku Z^-1 znajduje się sygnał ukcm_sum(i-1) reprezentujący zsumowane napięcie korekcji obliczone w poprzedniej iteracji, który podawany jest na wejście UONŚP. Dalej sygnał ukcm_sum(i) podawany jest na wejście demultipleksera DEM, gdzie na wejście adresowe DEM podawany jest sygnał i. Wyjścia DEM podłączone są do bloków pamięci, które przetrzymują wartości ukcm_sum(i) dla danej iteracji i. Wyjścia bloków pamiętających połączone są z wejściami multipleksera MUL. Do wejścia adresowego MUL podawany jest sygnał imin. Wyjście MUL reprezentuje sygnał ukcm_sum(imin). Wyznaczenie imin zachodzi w układzie obliczania optymalnego rozwiązania UOOR do którego pod awany jest sygnał ukcm(i) oraz ukcm(i-1) poprzez układ Z^-1, który wprowadza opóźnienie sygnału ukcm(i) o jedną iterację. Jeżeli w danej iteracji spełniony jest warunek ukcm(i) < ukcm(imin) to zapamiętywany jest numer iteracji poprzez przypisanie imin = i. Alternatywnie wartość ukcm_sum(imin) przy implementacji UKCM w mikrokontrolerze może być wyznaczana w taki sposób, że wartości ukcm_sum(i) mogą być zapisywane w tablicy, a po skończonym procesie iteracyjnej korekcji wpływu czasu martwego z tablicy pobierana jest ta wartość ukcm_sum(i) dla której ukcm(i) przyjmowało najmniejszą wartość. Niezależnie od sposobu wyznaczenia ukcm_sum(imin) po zakończonym iteracyjnym procesie obliczania ukcm_sum(i) wyznaczane jest napięcie zadane PE po korekcji czasu martwego uzad_k jako suma napięć ukcm_ sum(imin) i uzad.

Lista działań wykonywanych w UONŚP przedstawia się następująco:

1. W przypadku PE jednofazowego półmostkowego wyznaczenie przewidywanej średniej wartości napięcia usk pomiędzy momentem rozpoczęcia procesu modulacji, a przełączeniem. Obliczenia wykonywane są na podstawie znajomości współczynnika wypełnienia oraz skorygowanego napięcia sieci usk. W przypadku przekształtnika jednofazowego o topologii pełnego mostka typu H (w zależności od typu modulacji) lub przekształtnika trójfazowego a także przekształtnika trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną obliczenia wykonywane są najpierw względem przełączenia w tej gałęzi przekształtnika, w której przełączenie nastąpi najpierw a kończąc na gałęzi w której przełączenie nastąpi na końcu.

2. Obliczenie przewidywanych chwilowych wartości napięcia usk w momencie wystąpienia przełączenia w danej gałęzi.

3. Obliczenie przewidywanych chwilowych wartości prądu PE ipk w momencie występowania przełączania.

4. Na podstawie przewidywanych chwilowych wartości prądu PE ipk wykonywana jest korekcja czasu martwego. Napięcie korekcji przyjmuje wartość +/- udc, którego polaryzacja zależna jest od znaku przewidywanej wartości chwilowej prądu PE ipk określonego za pomocą funkcji signum.

5. Sprawdzenie czy w gałęzi, dla której aktualnie wyznaczane jest napięcie korekcji wystąpi zjawisko ZCC. W tym celu obliczana jest wartość minimalna prądu zapewniająca przewodzenie ciągłe, która następnie porównywana jest z przewidywaną wartością chwilową obliczoną w punkcie 3. Jeżeli warunek nie jest spełniony to nie jest wykonywana korekcja ZCC. Dla PE jednofazowego półmostkowego działanie UONŚP zostaje zakończone dla danego półcyklu modulacji. W przypadku przekształtnika jednofazowego o topologii pełnego mostka typu H (w zależności od typu modulacji) lub przekształtnika trójfazowego a także przekształtnika trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną UONŚP przechodzi do cyklicznie do kolejnej gałęzi, w której nastąpi przełączenie powtarzając kroki 1-5 i kończąc na gałęzi w której przełączenie nastąpi na końcu. Jeżeli jednak warunek jest spełniony, następuje przejście do kroku 6.

6. UONŚP przechodzi do iteracyjnej korekcji ZCC. W trakcie korekcji obliczane są czasy trwania charakterystycznych odcinków zmiany napięcia i prądu wyjściowego PE pozwalających na obliczenie średniej wartości napięcia przekształtnika kształtowanego w danej gałęzi. Następnie od wartości zadanej napięcia odejmowana jest obliczana wartość średnia napięcia PE. Obliczona różnica nazwana jest napięciem ukcm. Jeżeli wartość ukcm(i) w aktualnej iteracji jest mniejsza od tej z poprzedniej iteracji to zapamiętywany jest numer tej iteracji jako imin. Równolegle wartość napięcia ukcm dodawana jest do wielkości ukcm_sum. W ten sposób w każdej iteracji ukcm_sum jest zwiększane o aktualnie obliczoną wartość ukcm. Wartość ukcm_sum w każdej iteracji zapamiętywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy. W kolejnej nowej iteracji do wykonania wymienionych wyżej obliczeń wykorzystana jest również wartość ukcm_sum z poprzedniej iteracji. Po wykonaniu wszystkich iteracji na podstawie zapamiętanego numeru iteracji imin, dla którego wartość ukcm(i) była najmniejsza odczytywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy wartość

PL 245388 Β1

Ukcm_sum(imin). Wartość napięcia korekcji czasu martwego wyznaczana jest poprzez dodanie odczytanej wartości Ukcm_sum(imin) i napięcia zadanego u_Zad. Dla PE jednofazowego półmostkowego działanie UONŚP zostaje zakończone dla danego pól cyklu modulacji. W przypadku przekształtnika jednofazowego o topologii pełnego mostka typu H (w zależności od typu modulacji) lub przekształtnika trójfazowego a także przekształtnika trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną UONŚP przechodzi do cyklicznie do kolejnej gałęzi, w której nastąpi przełączenie powtarzając kroki 1-5 i kończąc na gałęzi w której przełączenie nastąpi na końcu.

7. Po zakończeniu cyklu wyznaczania napięcia korekcji dla każdej z gałęzi PE (w zależności od topologii PE) w danym pół cyklu modulacji, UONŚP przechodzi do kolejnego pół cyklu modulacji, zgodnie z powyższymi krokami. W zależności od zastosowanego algorytmu sterowania wykorzystuje do obliczeń te same wartości napięcia zadanego PE u_Zad, lub wartości zaktualizowane dla danego pół cyklu. Po zakończeniu cyklu wyznaczania napięcia korekcji dla kolejnego półcyklu, proces predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w danym okresie próbkowania T_P zostaje zakończony.

Przykład zastosowania w UONŚP dla PE jednofazowego półmostkowego, gdzie gałąź generuje dwa poziomy napięcia wyjściowego zgodnie z Fig. 3 przedstawia się następująco:

1. Wyznaczenie przewidywanej średniej w przedziale od rozpoczęcia danego pół cyklu modulacji do momentu wystąpienia przełączenia wartości napięcia sieci u_Sk_śr (Fig. 4). Obliczenia wykonywane są na podstawie znajomości współczynnika wypełnienia wyp, skorygowanego napięcia sieci u_Sk oraz napięcia obwodu prądu stałego Udc. Krokiem pośrednim przedstawionym na Fig. 4 jest obliczenie wartości Au_Sk. Wielkość Au_Sk obliczana jest jako różnica pomiędzy wartością aktualną u_Sk(k), a wartością z poprzedniego kroku próbkowania u_Sk(k-1).

^wyp = + °-⁵ gdzie wyp E < 0; 1 >

= u_sk(fc) - u_sk(k - 1) ^usk śr = θ'25 * wyp * Au_sk + u_sfc(fc)

2. Obliczenie przewidywanej chwilowej wartości napięcia sieci u_Sk_prze w momencie wystąpienia przełączenia (Fig. 4).

Usk_prze = 0,5 * Wyp * &U_sk + U_sk(fc)

3. Obliczenie czasu trwania napięcia przekształtnika w przedziale przed przełączeniem to, napięcia przekształtnika przed przełączeniem u_Po i po przełączeniu u_Pi.

to = wyp * T_p/2

WpO

Upl —

4. Obliczenie przewidywanej chwilowej wartości prądu w momencie przełącznika i_Pk__Prze _ . ^-śk_sr ~ ipk * ^_ ^-po lpk_prze ~ Ipk I t₀

5. Na podstawie przewidywanej chwilowej wartości prądu wykonywana jest korekcja czasu martwego. Napięcie korekcji przyjmuje wartość +/- Udc, którego polaryzacja zależna jest od znaku przewidywanej wartości chwilowej prądu PE i_Pk określonego za pomocą funkcji signum.

PL 245388 Β1 if(ipk prze > θ) ^uzad k ^{— u}zad

c. ą 2 * Up

V \J-pkjjrze < θ) ~ -> ^zad_k — ^-zad “I /·, ‘p/2-

6. Sprawdzenie czy wystąpi ZCC. Na początku obliczana jest graniczna wartość prądu, która pozwala określić czy przewodzenie prądu będzie ciągłe (brak ZCC), czy nieciągłe (wystąpienie ZCC). Obliczana jest wartość minimalna prądu zapewniająca przewodzenie ciągłe i_gr_zcc:

_ ^źkjprze ~ (pk_prze * R ~ Upi lgr_zcc ~ £ ‘-di gdzie: tdt - czas martwy. Wartość i_gr_zcc porównywana jest z przewidywaną wartością chwilową w momencie przełączenia i_Pk_prze obliczoną w punkcie 4. Zjawisko ZCC wystąpi, gdy i_Pk_prze < - i_gr_zcc i algorytm przechodzi do iteracyjnej korekcji ZCC opisanej w punkcie 7. Jeżeli warunek nie jest spełniony to nie jest wykonywana korekcja ZCC, a napięcie zadane PE po korekcji czasu martwego u_Zad_k wyznaczone zostaje zgodnie z równaniami z punktu 5 (Fig. 5).

7. Jeżeli warunek jest spełniony to algorytm przechodzi do iteracyjnej korekcji ZCC (Fig. 6). W trakcie korekcji obliczane są czasy trwania charakterystycznych odcinków czasu pozwalających na obliczenie średniej wartości napięcia przekształtnika. Fig. 6 przedstawia charakterystyczne przedziały czasu występujące w pół cyklu sterowania Tp/2 gdy dochodzi do przewodzenia nieciągłego (ZCC). Ponadto zgodnie z Fig. 6 w trakcie trwania czasu martwego możemy wyróżnić dwa charakterystyczne przedziały czasu: tzcc - czas trwania ZCC;

tdt_cond- czas od momentu przełączenia do chwili, w której prąd osiąga wartość zerową;

W pierwszej iteracji obliczenia czasów wyglądają następująco:

t₀ = wyp * Tp/2 _T_p^1 — 2 tdt

W dalszej kolejności obliczana jest przewidywana chwilowa wartość prądu w momencie przełączenia:

^lpk_prze ~ ^lpk + ^uśk sr tpk * R ^up0

Następnie na podstawie przewidywanej wartości prądu w momencie przełączenia i_Pk__prze określany jest znak napięcia przekształtnika u_p_dt kształtowanego w czasie martwym tdt.

i/Gpfcjjrzt? > θ) ⁼ > ^up_dt ⁼ ~^udc tf\ipk_prze < θ) — > ^up_dt ~ ^udc

Kolejnym krokiem jest obliczenie czasu trwania ZCC t_ZCc oraz czasu tdt_cond

L ('zcc ~ ('dt Ί tpk prze * ~ _ ^usk__prze tlp di (dt_cond — ^dt ('zec

PL 245388 Β1

Na podstawie powyżej obliczonych wartość estymowana jest przewidywana średnia wartość napięcia przekształtnika.

_ * ^up0 cond * ^up dt F ^zcc * ^usk_prze * ^upl ^Uip~

Następnie od wartości zadanej napięcia odejmowana jest obliczana wartość średnia napięcia przekształtnika. Obliczona różnica nazwana jest napięciem Ukcm. Jeżeli wartość Ukcm w aktualnej iteracji jest mniejsza od tej z poprzedniej iteracji to zapamiętywany jest numer iteracji. Równolegle wartość napięcia Ukcm dodawana jest do wielkości Ukcm_sum, której zadaniem jest sumowanie Ukcm z każdej iteracji. W ten sposób w każdej iteracji do wartości aktualnej Ukcm_sum dodawana jest aktualnie obliczona wartość Ukcm. Wartość Ukcm_sum w każdej iteracji zapamiętywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy.

W kolejnej nowej iteracji do wykonania wymienionych wyżej obliczeń wykorzystana jest również wartość Ukcm_sum z poprzedniej iteracji. W drugiej i każdej kolejnej iteracji czas to obliczany jest z uwzględnieniem napięcia Ukcm_sum.

^TP ¹ t₀ - wyp * — + u_{kcm sum} * 2 2 *

Dalsza sekwencja wykonywania obliczeń jest taka sama.

Po wykonaniu wszystkich iteracji na podstawie zapamiętanego numeru iteracji imin, dla którego wartość Ukcm(i) była najmniejsza odczytywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy wartość Ukcm_sum(imin). Wartość napięcia korekcji czasu martwego wyznaczana jest poprzez dodanie odczytanej wartości Ukcm_sum(imin) i napięcia zadanego Uzad.

Warunki wykonania badań

Badania wykonano w środowisku PLECS wersja 4.6.6 firmy Plexim GmbH dla PE jednofazowego półmostkowego z regulatorem prądu: regulator rezonansowy pierwszej harmonicznej prądu. Badanie zostało wykonane przy napięciu zasilania: napięcie przemienne, sinusoidalne o wartości skutecznej 230 V oraz częstotliwości 50 Hz. Napięcie w obwodzie pośredniczącym wynosiło 650 V. Układ pracował z częstotliwością łączeń 10 kHz (Tp =100 ps).

W badania przyjęto następujące wartości parametrów układu wykorzystywane do obliczeń w UONŚP:

• R=10mQ;

• L = 910pH;

• dT = 1 ps.

Wyniki badań - porównanie jakościowe wpływu korekcji czasów martwych

Na fig. 7a i 7b przedstawiono dwa okresy przebiegów napięcia sieci u_s, prądu sieci i_s, uśrednionego za okres prądu sieci i_s_sr, wartość napięcia korekcji czasu martwego Ukcm_sum(imin) oraz wartość współczynnika wypełnienia wyp dla układu bez korekcji czasów martwych (fig. 7a) oraz pracującego z korekcją czasów martwych objętą zastrzeżeniem patentowym (fig. 7b).

W tabeli Tab. 1 przedstawiono wartości pierwszych 49 harmonicznych prądu sieci dla układu pracującego bez korekcji czasów martwych oraz z korekcją czasów martwych wg wynalazku. W celu podkreślenia różnic w zawartości harmonicznych dane z tabeli Tab. 1 zostały przedstawione graficznie na rysunkach fig. 7c oraz fig. 7d.

Na podstawie przebiegów prądu sieci przedstawionych na fig. 7a oraz fig. 7b można zauważyć, wyraźne odkształcenia prądu sieci w przypadku pracy układu bez korekcji czasów martwych. Poziom zawartości wyższych harmonicznych przedstawiony w Tab. 1 potwierdza, że stosowanie proponowanej metody korekcji czasów martwych znacząco wpływa za zmniejszenie zawartości wyższych harmonicznych w prądzie sieci.

PL 245388 Β1

Tab. 1 Wartości pierwszych 49 harmonicznych prądu sieci dla układu pracującego bez korekcji czasów martwych oraz z korekcją czasów martwych objętą zastrzeżeniem patentowym

Numer harmonicznej	Wartości harmonicznych prądu sieci	Numer harmonicznej	Wartości harmonicznych prądu sieci
Układ bez korekcji	Układ z korekcją	Układ bez korekcji	Układ z korekcją
1	0.9832	0,9838	25	0,0038	0.0001
2	0,0004	0,0003	26	0,0012	0,0010
3	0.4260	0,0190	27	0,0069	0.0002
4	0.0001	0,0002	28	0,0009	0.0009
5	0,1571	0,0042	29	0,0085	0,0002
6	0,0004	0,0002	30	0,0008	0,0008
7	0,0715	0,0069	31	0,0020	0,0002
8	0,0003	0,0002	32	0,0009	0,0008
9	0,1112	0,0019	33	0,0044	0,0002
10	0,0003	0,0001	34	0,0005	0,0008
11	0,0516	0,0017	35	0,0052	0,0002
12	0,0001	0,0004	36	0,0008	0.0008
13	0,0167	0,0018	37	0.0008	0,0001
14	0,0007	0,0006	38	0,0006	0,0005
15	0,0301	0,0011	39	0,0030	0.0001
16	0,0004	0,0005	40	0,0002	0,0002
17	0,0067	0,0012	41	0,0030	0,0001
18	0,0003	0,0003	42	0,0001	0,0002
19	0,0071	0,0006	43	0,0008	0,0001
20	0,0006	0,0004	44	0,0004	0.0005
21	0.0039	0,0008	45	0,0019	0.0000
22	0,0007	0,0007	46	0,0007	0,0007
23	0,0080	0,0005	47	0,0026	0,0001
24	0,0007	0,0009	48	0,0006	0.0006
25	0,0038	0,0001	49	0,0016	0,0000

Przykład obliczeń algorytmu korekcji czasów martwych w przypadku wystąpienia ZCC

W przeprowadzonej symulacji w chwili czasowej symulacji 1,53320 s algorytm wykrył możliwość wystąpienia ZCC.

Wartości wejściowe algorytmu przedstawiały się następująco:

u_zad = -278,139069 V wyp = 0,0720937848

UskW = -277,091064 V u_sk(k - 1) = -271,62072709 V

Tp = 100 ps

R = 10 γπΩ

L = 910 pil dT = 1 ps

PL 245388 Β1

Wartości wyliczane w UONŚP przed sprawdzeniem możliwości wystąpienia ZCC były następujące:

ńu_sk = -5,47033691 V

Uskir = -278,360046 V ^usk_prze = -279,629059 V t_Q = 4,63953111e -05 itpo = 325 V = -325 V ipkjirze = 0,306769907 A i_{ar zcc} = 0,332215458 A

Ze względu na to, że wartkość prądu i_Pk__Prze jest niższa niż prądu granicznego i_gr_zcc algorytm wykrył ZCC i przystąpił do wyliczania iteracyjnego Ukcm_sum. Algorytm został ograniczony do wykonania 10 iteracji. Wyniki obliczeń w poszczególnych iteracjach zostały przedstawione w tabeli Tab. 2.

Tab. 2 Wyniki obliczeń algorytmu korekcji czasów martwych w poszczególnych iteracjach

iteracja	to S	S	^lpk_prze A	tzcc S	V	Uzad - V	Ukcmsuoi V
1	4,6395 3111ε-05	2,60468778ε-06	0,306769907	7,65887194ε-08	-279,065216	0,926147461	0,926147461
2	4,63240685ε-05	2,67593032ε-06	0,304943860	8,2085364 3e-O8	-278,205505	0,0664367676	0,992584229
3	4,63189608ε-05	2,68103804e-06	0,304812968	8.24794029ε-08	-278,143890	0,00482177734	0,997406006
4	4,63185861e-05	2,681412758-06	0.304803431	8.25081088ε-08	-278,139343	0,000274658203	0.997680664
5	4,631856438-05	2,68143458e-06	0,304802835	8.250981418-08	278,139099	3,051757818-05	0,997711182
6	4,631856438-05	2,681434588-06	0,304802835	8.250981418-08	278,139099	3,051757818-05	0,997741699
7	4,631856438-05	2,68143458e-06	0,304802835	8.250981418-08	278,139099	3,051757818-05	0,997772217
X	4,63185606ε-05	2,68143822ε-06	0,304802716	8.25102120ε-08	-278,139069	0,00000000	0,997772217
9	4,63185606ε-05	2,68143822ε-06	0,304802716	8.25102120ε-08	-278,139069	0,00000000	0,997772217
10	4,631856068-05	2,68143822e-06	0,304802716	8.25102120ε-08	-278,139069	0,00000000	0,997772217

Po wykonaniu 10 iteracjach algorytm wybrał wartość przypisaną do iteracji imin = 8, przez co określił wartość korekcji napięcia jako:

Ukcm.sumtimin) = 0,997772217 V oraz ostatecznie wyznaczył napięcie zadane po korekcji jako wartość:

Uzadk = -276,093291.

Claims

1. Sposób predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych zwłaszcza przekształtnika energoelektronicznego jednofazowego półmostkowego lub o topologii pełnego mostka typu H, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego, przekształtnika energoelektronicznego trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną podłączonego przez filtr do sieci napięcia przemiennego znamienny tym, że prowadzi się następujące etapy:

wyznaczenie przewidywanej średniej wartości napięcia u_Sk pomiędzy momentem rozpoczęcia procesu modulacji a momentem przełączenia wartości napięcia sieci u_Sk_śr, przy czym wyzna

PL 245388 Β1 czenie to przeprowadza się na podstawie współczynnika wypełnienia wyp oraz skorygowanego napięcia sieci u_Sk. oraz napięcia obwodu prądu stałego Udc uprzednio wyznaczając przyrost Ausk wartości napięcia na podstawie zależności &u_sk = u_sk(k) - u_sk(k - 1) będącą różnica pomiędzy wartością aktualną u_Sk(k), a wartością z poprzedniego kroku próbkowania Usk(k-1), wyznaczenie przewidywanej chwilowej wartości napięcia sieci u_Sk_prze w momencie wystąpienia przełączenia a następnie wyznaczenie przewidywanych chwilowych wartości prądu PE i_Pk w momencie przełączania na podstawie zależności . ^uśk sr ^up0 .

^lPk_Prze = ^{l 2}Pk +------1------to Ρθ czym na podstawie przewidywanej chwilowej wartości prądu wykonywana jest korekcja czasu martwego, przy czym napięcie korekcji przyjmuje wartość +/- Udc, którego polaryzacja zależna jest od znaku przewidywanej wartości chwilowej prądu PE i_Pk określonego za pomocą poniższej funkcji signum if(jpkj>rze > θ) ^—> ^uzad_k ~ ^uzad if (jpk_prze _ 2 * u_pl ^-zad_k ^-zad I ipl sprawdzenie czy wystąpi zatrząśnięcie się prądu w momencie przechodzenia przez wartość zerową ZCC poprzez wyznaczenie granicznej wartości prądu zapewniającej przewodzenie ciągłe igr_zcc:

lgr_zcc ^uśk prze ipk prze * ^upl tdt gdzie: tdt - czas martwy, a następnie porównywanie wartości prądu i_gr_zcc z przewidywaną wartością chwilową w momencie przełączenia i_Pk__Prze i wskazanie zatrząśnięcia ZCC gdy spełniony jest warunek i_Pk__Prze < ^—lgr_zcc PO czym przy spełnieniu tego warunku dokonuje się iteracyjnej korekcji wartości napięcia wyznaczając wartość napięcia korekcji czasu martwego Ukcm.

2. Sposób wg zastrzeżenia 1 znamienny tym, że dla przekształtnika jednofazowego o topologii pełnego mostka typu H, w zależności od typu modulacji, lub przekształtnika trójfazowego a także przekształtnika trójfazowego z czwartą gałęzią kondensatorową lub gałęzią aktywną etapy sposobu wykonywane są najpierw względem przełączenia w tej gałęzi przekształtnika, w której przełączenie nastąpi najpierw a kończąc na gałęzi w której przełączenie nastąpi na końcu.

3. Sposób wg zastrzeżenia 1 albo 2 znamienny tym, że wartość współczynnika wypełnienia wyp wyznacza się z poniższej zależności ^wyp= o „ ^u^d + o.5

2 * M-dc a wartość średnią napięcia u_Sk_sr wyznacza się z poniższej zależności ^usk Śr = 0.25 * wyp * &u_sk + gdzie wartość współczynnika wypełnienia wyp zależy od typu zastosowanej modulacji oraz topologii przekształtnika oraz gdzie wyp e < 0; 1 >.

PL 245388 Β1

4. Sposób wg zastrzeżenia 1 albo 2 albo 3 znamienny tym, że wyznacza się przewidywaną chwilową wartość napięcia sieci u_Sk_prze w momencie wystąpienia przełączenia na podstawie poniższej zależności u_{sk prze} = 0,5 * wyp * Au_sk + u_sfc(k)

5. Sposób wg dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 4 znamienny tym, że w czasie iteracyjnej korekcji u tdt cond stanowi czas od momentu przełączenia do chwili, w której prąd osiąga wartość wartości napięcia wyznacza się czasy trwania dwóch charakterystycznych odcinków czasu pozwalających na wyznaczenie średniej wartości napięcia przekształtnika, pierwszy odcinek czasu tzcc stanowi czas trwania ZCC a drugi odcinek czasu tdt_cond stanowi czas od momentu przełączenia do chwili, w której prąd osiąga wartość zerową, w pierwszej iteracji wyznaczenia czasów to i ti dokonuje się z zależności t₀ = wyp *T_p/2 _Tp~ 2 ^0 ^— tdt po czym wyznaczana jest przewidywana chwilowa wartość prądu w momencie przełączenia lpk_prze

U^_{k sr} ip_k * R ttpo lpk_prze — Ipk I £ ^0 następnie na podstawie przewidywanej wartości prądu w momencie przełączenia ipkjrzeokreślany jest znak napięcia przekształtnika u_p_dt kształtowanego w czasie martwym tdt.

tf^ipk-prze > θ) — > ^up_dt ~ ~^udc tf(jpk_prze < θ) —> ^p_dt ^— ^dc po czym wyznacza się czas trwania ZCC t_ZCc oraz drugi odcinek czasu tdt_condZ poniższych zależności

L tzcc ~ + ^lpk_prze * ~ _ ^usk_prze ^up_dt tdt_cond ~ ^dt ^— tzcc następnie, wyznaczana jest średnia wartość napięcia przekształtnika uś_p _ to * ttpO + ^dt cond * tlp dt + t_Zcc * ttsk_prze + ti * Wpi ξ/2 następnie od wartości zadanej napięcia u_Zad odejmowana jest obliczana wartość średnia napięcia przekształtnika Uśp wskazując wartość napięcia Ukcm, i jeżeli wartość Ukcm w aktualnej iteracji jest mniejsza od tej z poprzedniej iteracji to zapamiętywany jest numer iteracji a równolegle wartość napięcia Ukcm dodawana jest do wielkości Ukcm_sum, której zadaniem jest sumowanie Ukcm z każdej iteracji, jednocześnie wartość wielkości napięcia Ukcm_sum w każdej iteracji zapamiętywana jest w strukturze DEM-MUL z blokami pamięci lub alternatywnie w tablicy, wyznacza się wartość napięcia zadanego po korekcji u_Zad_k poprzez dodanie do napięcia zadanego Uzad odczytanej wartości Ukcm_sum(imin).

dokonuje się kompensacji czasu martwego poprzez przekazania do układu sterowania przekształtnikiem wartości napięcia zadanego po korekcji uzad_k.

6. Układ predykcyjnej kompensacji wpływu czasu martwego w przekształtnikach sieciowych zawierający z jednej strony filtra sprzęgającego (F) dołączoną sieć napięcia przemiennego (SNP) z włączonym w obwód czujnikiem napięcia przemiennego (CNAC), a z drugiej strony filtra sprzęgającego (F) przekształtnik energoelektroniczny (PE) z włączonym w obwód czujnikiem prądu (CP), gdzie do przekształtnika energoelektronicznego (PE) dołączony jest czujnik napięcia stałego (CNDC) i źródło napięcia stałego (ZNS) znamienny tym, że do filtra sprzęgającego (F) dołączony jest układ korekcji czasu martwego (UKCM) poprzez układ sterowania przekształtnikiem (USP), jednocześnie do układu korekcji czasu martwego (UKCM) dołączony jest układ korekcji pomiarów (UKP) i regulator prądu (RP), a ponadto układ korekcji czasu martwego (UKCM) dołączony jest do czujnika napięcia stałego (CNDC), oraz układ korekcji czasu martwego (UKCM) połączony jest jednokierunkowo z układem korekcji pomiarów (UKP), który dołączony jest do wyjścia czujnika napięcia przemiennego (CNAC) oraz czujnika prądu (CP) i jednocześnie do wyjścia regulatora prądu (RP), przy czym do regulatora prądu (RP) dołączony jest dołączony jest sumator (+ -), który to sumator (+ -) włączony jest pomiędzy czujnik prądu (CP) oraz układ korekcji pomiarów (UKP).

7. Układ według zastrz. 6 znamienny tym, że głównym blokiem układu korekcji czasu martwego (UKCM) jest układ obliczania napięcia średniego przekształtnika (UONŚP).