Control method for multi-phase cyclo converters
多相环路变换器的控制方法
基本信息
- 批准号:245152336
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Turbine generator sets for generation of electric energy with power ratings of several 100 MW are typically connected directly to the electric grid. Thus, the turbine is operated at fixed speed, resulting in a drop of efficiency at partial load. If the turbine speed could be adjusted at partial load, the gain of efficiency would be up to 25%. Matrix or cyclo converters can provide frequency-elastic coupling and would allow speed-variable operation of the turbine. Due to high robustness and small losses, thyristor converters are favoured particularly in the range of very high power rating. Unfortunately, the standard three-phase cyclo converter can only be used up to frequency ratios up to 1:3 between generator and mains which is not given here. However, if the number of phases is increased (e.g. up to N = 27), the distortions would be within an acceptable level. The state-of-the-art control method for such a multi-phase cyclo converter is derived from that of the standard cyclo converter and operates the converter with a rather high commutation frequency, which contradicts the goal of efficiency improvement. A proposal in order to reduce the commutation frequency has been presented, but this includes other drawbacks as larger total harmonic distortions.Goal of this project is to improve the control of this converter concept to operate the converter with a small number of commutations in order to minimize losses as well as to consider other optimization targets as the total harmonic distortion (THD) and the converter voltage utilization. Methodological approach is the employment of space vector modulation which so far has not been applied to such converters, likely because of the large number of states to be handled (with N = 27 phases, N^3 = 19683 states result), which are furthermore varying in time, and also because the commutations cannot be triggered arbitrarily with externally commutated converters. The implementation of a Direct Current Control in a rotor-fixed reference frame by means of Model Predictive Control (MPC) is a promising way to solve this complex task. Model Predictive Control will select the best switching state with help of an objective function that considers the control error, the rate of change of the predicted control variable (which is approximately proportional to THD) and the commutation voltage. In that way, the switching losses are expected to be reduced by about a factor of two.
用于产生额定功率为数 100 MW 的电能的涡轮发电机组通常直接连接到电网。因此,涡轮机以固定速度运行,导致部分负荷时效率下降。如果可以在部分负荷下调节涡轮转速,则效率增益将高达 25%。矩阵或环形转换器可以提供频率弹性耦合,并允许涡轮机变速运行。由于鲁棒性高、损耗小,晶闸管变换器尤其在额定功率非常高的范围内受到青睐。不幸的是,标准三相循环变流器只能用于发电机和市电之间高达 1:3 的频率比,此处未给出。然而,如果增加相数(例如增加到 N = 27),失真将在可接受的水平内。这种多相环路变换器的最先进的控制方法源自标准环路变换器的控制方法,并且以相当高的换向频率操作变换器,这与提高效率的目标相矛盾。已经提出了降低换相频率的建议,但这包括较大的总谐波失真等其他缺点。该项目的目标是改进该转换器概念的控制,以少量换相操作转换器,从而最大限度地减少损耗,并考虑总谐波失真 (THD) 和转换器电压利用率等其他优化目标。方法是采用空间矢量调制,但迄今为止尚未应用于此类转换器,可能是因为需要处理大量状态(N = 27 个相位,N^3 = 19683 个状态结果),而且这些状态随时间变化,而且还因为换向不能用外部换向转换器任意触发。通过模型预测控制 (MPC) 在转子固定参考系中实现直流控制是解决这一复杂任务的一种有前景的方法。模型预测控制将借助目标函数选择最佳开关状态,该目标函数考虑控制误差、预测控制变量的变化率(大约与 THD 成正比)和换向电压。这样,开关损耗预计将减少约两倍。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Model predictive control strategy for multi-phase thyristor matrix converters — Advantages, problems and solutions
- DOI:10.1109/epe.2016.7695350
- 发表时间:2016-09
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Michael Leuer;Michael Lonneker;J. Bocker
- 通讯作者:Michael Leuer;Michael Lonneker;J. Bocker
Efficiency-optimized Model Predictive Torque Control for IPMSM
IPMSM 的效率优化模型预测扭矩控制
- DOI:10.1109/energycon.2014.6850398
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Rüting;Böcker
- 通讯作者:Böcker
Real-time implementation of an online Model Predictive Control for IPMSM using parallel computing on FPGA
使用 FPGA 上的并行计算实时实现 IPMSM 在线模型预测控制
- DOI:10.1109/ipec.2014.6869605
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Böcker
- 通讯作者:Böcker
Direct Model Predictive Control strategy for multi-phase thyristor matrix converters
多相晶闸管矩阵变换器的直接模型预测控制策略
- DOI:10.1109/precede.2015.7395589
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Lönneker;Böcker
- 通讯作者:Böcker
Voltage utilization in Model Predictive Control for IPMSM
IPMSM 模型预测控制中的电压利用
- DOI:10.1109/pedes.2014.7042062
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Böcker
- 通讯作者:Böcker
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