SK289145B6 - Single-branch matrix converter control - Google Patents

Single-branch matrix converter control Download PDF

Info

Publication number
SK289145B6
SK289145B6 SK94-2018A SK942018A SK289145B6 SK 289145 B6 SK289145 B6 SK 289145B6 SK 942018 A SK942018 A SK 942018A SK 289145 B6 SK289145 B6 SK 289145B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
matrix converter
branch matrix
branch
symmetrical
voltage
Prior art date
Application number
SK94-2018A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK942018A3 (en
Inventor
Ing. Praženica Michal, PhD.
Ing. Kaščák Slavomír, PhD.
Original Assignee
Žilinská Univerzita V Žiline
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Žilinská Univerzita V Žiline filed Critical Žilinská Univerzita V Žiline
Priority to SK94-2018A priority Critical patent/SK289145B6/en
Publication of SK942018A3 publication Critical patent/SK942018A3/en
Publication of SK289145B6 publication Critical patent/SK289145B6/en

Links

Landscapes

  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

The control of a single-branch matrix converter consists of a single-branch matrix converter (1) with a symmetrical power supply, a source (2) of a reference signal, a block (3) of measurement, a generator (4) of a saw, a SIM (5) and an exciter (6). The control of the single-branch matrix converter is characterized by the fact that the single-branch matrix converter creates a voltage for the load exactly according to the reference signal from the symmetrical source voltages, thereby achieving the desired behavior of the load. It is possible to smoothly change the magnitude of current and voltage, frequency and power.

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Predmetom vynálezu je zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča, ktoré je určené predovšetkým na ovládanie jednovetvového maticového meniča napájaného zo symetrického zdroja s vyvedeným stredom. Vynález patrí do oblasti výkonovej elektroniky.The subject of the invention is a device for controlling a single-branch matrix inverter, which is primarily intended for controlling a single-branch matrix inverter powered from a symmetrical source with a derived center. The invention belongs to the field of power electronics.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Maticové meniče sú meniče, ktoré umožňujú napájať striedavé spotrebiče priamo zo striedavej napájacej sústavy, priamou premenou energie (bez nutnosti usmernenia). Uplatňujú sa predovšetkým v oblasti (troj- a viacfázových) pohonov s vyššími výkonmi. Najčastejšie sú napájané z trojfázovej siete, pričom výstup meniča môže mať nižší alebo vyšší počet fáz podľa typu záťaže (Antoni Arias: Notes on Matrix Converters, http://egdk.ttu.ee/files/2013/Tema_Matrix._Tallinn_May_2013.pdf). Na svoju činnosť si vyžadujú použitie spínačov umožňujúcich viesť a ovládať tok prúdu v oboch smeroch. Samostatnou kategóriou sú jednofázové maticové meniče, určené na napájanie jednofázových aplikácií z jednofázovej siete (A. Zuckerberger; D. Weinstock; A. Alexandrovitz, Single-phase matrix converter, IEE Proceedings - Electric Power Applications, Volume: 144, Issue: 4, Jul 1997, pp. 235-240, ISSN 1350-2352). Nevýhodou jednofázových maticových meničov je fakt, že pri prechode sieťového napätia nulou nedokážu dodávať napätie do záťaže (pri viacfázových aplikáciách tento problém nenastáva), a teda výkon dodávaný do záťaže má pulzujúci charakter. Správnou voľbou frekvencií výstupného napätia sa tento problém dá odstrániť, ale v konečnom dôsledku je možnosť použitia tohto meniča veľmi obmedzená. Jednovetvový maticový menič (S. Kascak, R. Konarik, B. Dobrucky, M. Prazenica, M. Jarabicova: Enhanced single-leg LC matrix converter by switched capacitor and LC filter, 2017 19th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics - EDPE, ISSN 1339-3944) predstavuje topologicky jednoduchšie zapojenie, ktoré si ale vyžaduje komplikovanejší napájací zdroj - symetrický zdroj s vyvedeným stredom. Predkladaný vynález umožňuje vytvoriť výstupné napätie presne zodpovedajúce referenčnému napätiu pomocou jednovetvového maticového meniča spínaním symetrických napájacích napätí proti nulovému bodu.Matrix inverters are inverters that allow AC appliances to be powered directly from the AC power supply system, by direct energy conversion (without the need for rectification). They are mainly used in the field of (three- and multi-phase) drives with higher outputs. They are most often fed from a three-phase network, while the converter output can have a lower or higher number of phases depending on the type of load (Antoni Arias: Notes on Matrix Converters, http://egdk.ttu.ee/files/2013/Tema_Matrix._Tallinn_May_2013.pdf). For their operation, they require the use of switches allowing to lead and control the flow of current in both directions. A separate category are single-phase matrix converters, intended for powering single-phase applications from a single-phase network (A. Zuckerberger; D. Weinstock; A. Alexandrovitz, Single-phase matrix converter, IEE Proceedings - Electric Power Applications, Volume: 144, Issue: 4, Jul 1997, pp. 235-240, ISSN 1350-2352). The disadvantage of single-phase matrix converters is the fact that when the mains voltage crosses zero, they cannot supply voltage to the load (this problem does not occur in multiphase applications), and therefore the power supplied to the load has a pulsating character. With the correct choice of output voltage frequencies, this problem can be eliminated, but in the end, the possibility of using this converter is very limited. Single-leg matrix converter (S. Kascak, R. Konarik, B. Dobrucky, M. Prazenica, M. Jarabicova: Enhanced single-leg LC matrix converter by switched capacitor and LC filter, 2017 19th International Conference on Electrical Drives and Power Electronics - EDPE , ISSN 1339-3944) represents a topologically simpler connection, but it requires a more complicated power source - a symmetrical source with a derived center. The present invention makes it possible to create an output voltage exactly corresponding to the reference voltage using a single-branch matrix converter by switching symmetrical supply voltages against the zero point.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča pozostáva z dvoch častí.The device for controlling a single-branch matrix converter consists of two parts.

Prvá časť je tvorená jednovetvovým maticovým meničom napájaným zo symetrického napájacieho zdroja, pričom záťaž je zapojená medzi vyvedený stred napájacieho zdroja a výstup jednovetvového maticového meniča.The first part is formed by a single-branch matrix converter powered by a symmetrical power supply, while the load is connected between the output center of the power supply and the output of the single-branch matrix converter.

Druhá časť je ovládacia, kde sa porovnáva požadované referenčné napätie s pílovým priebehom a na základe nameraného aktuálne dostupného napätia zo symetrického zdroja sa v šírkovom impulzovom modulátore (ďalej ŠIM) vyhodnotí na spínacie impulzy. Vyhodnotené spínacie impulzy sa v budiči zosilnia na napäťovú a prúdovú úroveň potrebnú pre obojsmerné spínače jednovetvového maticového meniča.The second part is the control, where the required reference voltage is compared with the sawtooth pattern and, based on the measured currently available voltage from the symmetrical source, it is evaluated for switching pulses in the width pulse modulator (hereafter ŠIM). The evaluated switching pulses are amplified in the driver to the voltage and current levels required for the two-way switches of the single-branch matrix converter.

Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča sa vyznačuje tým, že jednovetvový maticový menič zo symetrických napätí zdroja vytvára pre záťaž napätie presne podľa referenčného signálu. Zariadenie dosahuje vysokú presnosť a dynamiku pri zachovaní všetkých vlastností jednovetvového maticového meniča.The device for controlling the single-branch matrix converter is characterized by the fact that the single-branch matrix converter creates a voltage for the load exactly according to the reference signal from the symmetrical voltages of the source. The device achieves high accuracy and dynamics while maintaining all the properties of a single-branch matrix converter.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Na obr. 1 je zobrazená bloková schéma zariadenia na ovládanie jednovetvového maticového meniča.In fig. 1 shows a block diagram of a device for controlling a single-branch matrix converter.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of implementation of the invention

Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča, podľa obr. 1, sa skladá z jednovetvového maticového meniča 1 so symetrickým napájacím zdrojom, ktorého aktuálne napätia symetrického zdroja sa snímajú a vyhodnocujú v bloku 3 merania. ŠIM modulátor 5 na základe žiadanej referencie zo zdroja 2 referenčného signálu, napätia z bloku 3 merania a aktuálnej hodnoty píly z generátora 4 píly vyhodnotí spínací stav pre jednovetvový maticový menič 1 so symetrickým napájacím zdrojom. Tento spínací stav je vo forme impulzov privedený do budiča 6, ktorý ho výkonovo prispôsobí potrebám obojsmerných spínačov S1 a S2 jednovetvového maticového meniča 1 so symetrickým napájacím zdrojom.Device for controlling a single-branch matrix converter, according to fig. 1, consists of a single-branch matrix converter 1 with a symmetrical power source, the current voltages of the symmetrical source are sensed and evaluated in the measurement block 3. Based on the requested reference from the source 2 of the reference signal, the voltage from the measuring block 3 and the current value of the saw from the generator 4 of the saw, the SIM modulator 5 evaluates the switching state for the single-branch matrix converter 1 with a symmetrical power supply. This switching state is supplied in the form of pulses to the exciter 6, which adjusts its performance to the needs of the two-way switches S1 and S2 of the single-branch matrix converter 1 with a symmetrical power source.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča je určené predovšetkým pre jednofázové aplikácie, po doplnení kondenzátorom je ho však možné použiť aj pre dvojfázové aplikácie. Týmto zariadením možno dosiahnuť, že napätie na záťaži bude presne zodpovedať referenčnému - požadovanému signálu a navyše ovládanie umožňuje plynule meniť veľkosť prúdu a napätia, frekvenciu, a teda aj výkon pripojenej 10 záťaže.The device for controlling a single-branch matrix converter is primarily intended for single-phase applications, but after supplementing with a capacitor, it can also be used for two-phase applications. With this device, it is possible to achieve that the voltage on the load will exactly correspond to the reference - required signal, and in addition, the control allows to smoothly change the magnitude of the current and voltage, the frequency, and thus also the power of the connected load.

Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags

- Jednovetvový maticový menič so symetrickým napájacím zdrojom- Single-branch matrix inverter with symmetrical power supply

- Zdroj referenčného signálu- Reference signal source

3 - Blok merania3 - Measurement block

- Generátor píly- Saw generator

- ŠIM- SIM

- Budič- Alarm clock

- Obojsmerný spínač- Two-way switch

52 - Obojsmerný spínač52 - Two-way switch

GND - Zem zariadeniaGND - Ground of the device

Claims (1)

Zariadenie na ovládanie jednovetvového maticového meniča pozostávajúce z jednovetvového maticového meniča (1) so symetrickým napájacím zdrojom, zdroja (2) referenčného signálu, bloku (3) 5 merania, generátora (4) píly, ŠIM (5), budiča (6) a obojsmerných spínačov (S1) a (S2), vyznačujúce sa tým, že pomocou signálových vodičov je blok (3) merania pripojený k symetrickým napájacím zdrojom jednovetvového maticového meniča (1), ďalej zdroj (2) referenčného signálu, generátor (4) píly a výstup z bloku (3) merania sú pripojené pomocou signálových vodičov k ŠIM (5), ktorého výstup je pomocou signálových vodičov pripojený na vstup budiča (6), ďalej pomocou signálových vodičov je výstup budiča (6) 10 pripojený na riadiace elektródy obojsmerných spínačov (S1) a (S2) jednovetvového maticového meniča (1) so symetrickým napájacím zdrojom.Device for controlling a single-branch matrix converter consisting of a single-branch matrix converter (1) with a symmetrical power supply, a source (2) of a reference signal, a block (3) 5 of measurement, a generator (4) of a saw, a SIM (5), an exciter (6) and two-way switches (S1) and (S2), characterized by the fact that the measuring block (3) is connected to the symmetrical power supplies of the single-branch matrix converter (1), further the source (2) of the reference signal, the generator (4) of the saws and the output from block (3) measurements are connected by means of signal wires to SIM (5), the output of which is connected by means of signal wires to the input of the exciter (6), further by means of signal wires the output of the exciter (6) 10 is connected to the control electrodes of the two-way switches (S1 ) and (S2) of a single-branch matrix converter (1) with a symmetrical power supply.
SK94-2018A 2018-08-31 2018-08-31 Single-branch matrix converter control SK289145B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK94-2018A SK289145B6 (en) 2018-08-31 2018-08-31 Single-branch matrix converter control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK94-2018A SK289145B6 (en) 2018-08-31 2018-08-31 Single-branch matrix converter control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK942018A3 SK942018A3 (en) 2020-03-03
SK289145B6 true SK289145B6 (en) 2023-12-21

Family

ID=69636746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK94-2018A SK289145B6 (en) 2018-08-31 2018-08-31 Single-branch matrix converter control

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK289145B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK942018A3 (en) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5898848B2 (en) Insulated power converter
CN109478851B (en) DC/DC converter
US20010026460A1 (en) Multiway power converter
KR960003407B1 (en) Ac/dc power converting apparatus
EP2485381A1 (en) Phase current detection device and power conversion device using same
US20140001856A1 (en) Multilevel power converter
TW201640804A (en) Digital slope compensation for peak current controlled converters
TWI280728B (en) N-phase integrated buck converter
JP2013219903A (en) Rectifier circuit
JP2016063675A (en) Power control circuit
JP6203426B2 (en) Method for modulating the boost converter mode of a push-pull converter
EP2919377A1 (en) Inverter device
JP5250818B1 (en) Full bridge power converter
US20160028232A1 (en) Power conversion device
EP2892145A1 (en) Power converter and inverter device equipped with same
Velliangiri et al. Design of nine step switched capacitor multilevel inverter and its cascaded extension
US10673340B2 (en) Isolated boost-buck power converter
US10924000B2 (en) DC-DC converter with reduced ripple
SK289145B6 (en) Single-branch matrix converter control
JP2007124731A (en) Power converter
US8284577B2 (en) Method for operation of a converter circuit, and apparatus for carrying out the method
CN109256948A (en) Switching regulaor
TWM258493U (en) DC-to-DC converter with improved transient response
JP5874835B2 (en) Power converter
Wojciechowski Grid voltages sensorless control system of the PWM rectifier with active filtering function