Effiziente Implementierung von komplexwertigen Gleitsystemmreglern in Drehstrom-Leistungswandlern

Core Concepts

Die Arbeit präsentiert zwei Methoden zur effizienten Implementierung von komplexwertigen Gleitsystemreglern in Drehstrom-Leistungswandlern. Die Methoden sind einfach zu programmieren, haben einen geringen Rechenaufwand und bewahren die Robustheit und Dynamik der Gleitsystemregelung, ohne zusätzliche Entkopplungsverfahren zu benötigen.

Abstract

Die Arbeit beschreibt zwei Implementierungsmethoden für komplexwertige Gleitsystemregler in Drehstrom-Leistungswandlern:

Sektorbasierte Implementierung (SbI):

Teilt die komplexe Ebene in sechs Sektoren ein
Wählt für den aktuellen Sektor den nächstgelegenen aktiven Vektor als Schaltung aus
Verwendet keine Nullvektoren

Komplexe Gleitende Mittelung (CSA):

Teilt die komplexe Ebene in sechs Sektoren ein
Berechnet einen Tastverhältniswert basierend auf dem gewünschten komplexen Wert
Schaltet zwischen zwei aktiven Vektoren, um den Mittelwert zu realisieren
Kann optional Nullvektoren einsetzen (zCSA)
Die Methoden werden in Simulationen und experimentell an einem Spannungswechselrichter getestet und verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die CSA- und zCSA-Methoden eine geringere Stromwelligkeit aufweisen als die SbI-Methode, da sie näher an der Abtastfrequenz schalten. Die Verwendung von Nullvektoren in der zCSA-Methode reduziert die Stromwelligkeit zusätzlich.

Stats

Die maximale Modusabweichung der CSA-Methode beträgt 13,4%.
Die maximale Phasenabweichung der CSA-Methode beträgt 1,117°.

Quotes

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Key Insights Distilled From

Implementation of complex-valued sliding mode controllers in three-phase power converters

by Arna... at arxiv.org 04-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.03358.pdf

Deeper Inquiries

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Wie kann der Einsatz von Nullvektoren in der zCSA-Methode optimal an den Betriebspunkt angepasst werden

Der Einsatz von Nullvektoren in der zCSA-Methode kann optimal an den Betriebspunkt angepasst werden, indem der Null-Duty-Cycle entsprechend den Betriebsbedingungen eingestellt wird. Dies bedeutet, dass der Zeitraum, in dem Nullvektoren angewendet werden, je nach Last- und Referenzbedingungen variiert werden kann. Durch die Anpassung des Null-Duty-Cycles kann die Effektivität der Nullvektoren zur Reduzierung des Regelungsfehlers maximiert werden, was zu einer verbesserten Leistung des Regelungssystems führt.

Welche Auswirkungen haben die unterschiedlichen Schaltfrequenzen der Methoden auf die Auslegung und Dimensionierung der Leistungselektronik

Die unterschiedlichen Schaltfrequenzen der Methoden haben Auswirkungen auf die Auslegung und Dimensionierung der Leistungselektronik. Eine variable Schaltfrequenz, wie sie bei den SbI- und CSA-Methoden auftritt, kann zu einem erhöhten Schaltverlust und einer höheren elektromagnetischen Störung führen. Dies erfordert eine sorgfältige Auswahl der Bauelemente und eine robuste Auslegung des Systems, um diese Effekte zu minimieren. Auf der anderen Seite kann eine quasi-feste Schaltfrequenz, wie sie bei der zCSA-Methode auftritt, die Schaltverluste reduzieren und die Effizienz des Systems verbessern. Die Auswahl der Methode hängt daher von den spezifischen Anforderungen des Leistungswandlers und den gewünschten Leistungsparametern ab.