Three-phase inverter used as a DC-DC converter in a hybrid energy system; modeling and control
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2011
Department
Major/Subject
Systeemitekniikka
Mcode
AS-74
Degree programme
Language
fi
Pages
[9] + 82 s. + liitt.
Series
Abstract
This thesis deals with estimation and current control of a three-phase DC-DC converter connected to an energy storage in a hybrid energy system. Estimation of both the converter parameters and the energy storage voltage are investigated. The converter controls the flow of power between the load and the storage, which is either a battery or a super capacitor. The used methods are investigated using a simulation model. For the estimation, least squares estimators using different model structures are used. Additionally, the energy storage voltage is calculated directly. The parameters can be estimated well when using a separate identification run, but not during charging or discharging. The energy storage voltage can be estimated well during normal operation, and the effect of model uncertainties on the estimate is relatively small. When operating with low power, the current can momentarily be driven so that estimation is possible. The pole placement method is used to tune the phase current PI controllers. A functional tuning is obtainable using the method. The control speed is limited by the switching frequency and the delays caused by discretization. In addition, it is found that the performance of the PI controller deteriorates when the converter is operating in the discontinuous conduction mode and the current is zero during part of the switching period.Työssä tutkitaan hybridijärjestelmän energiavarastoon liitetyn kolmivaiheisen tasasähkökatkojan parametrien ja varaston jännitteen estimointia sekä virtasäätimen viritystä. Katkoja ohjaa tehonsiirtoa energiavaraston ja kuorman välillä. Energiavarastona käytetään akkua tai superkondensaattoria. Järjestelmälle kehitetään simulointimalli, jonka avulla menetelmiä tutkitaan. Estimointiin käytetään pienimmän neliösumman menetelmää eri mallirakenteilla. Energiavaraston jännitettä estimoidaan lisäksi suoralla laskennalla. Parametrien estimointi onnistuu hyvin erillisellä identifiointiajolla, mutta ei lataamisen tai purkamisen aikana. Energiavaraston jännitteen estimointi ajon aikana toimii, ja mallin epävarmuuden vaikutus tarkkuuteen on kohtuullisen pieni. Pienellä teholla ajettaessa virran ohjaus voidaan hetkittäin pakottaa tilaan, jossa estimointi on mahdollista. Katkojan vaihevirtojen PI-säädinten virittämiseen käytetään napojen asettelumenetelmää. Menetelmällä saadaan säätimelle toimiva viritys. Järjestelmän nopeutta rajoittavat säädön diskretoinnin aiheuttamat viiveet ja käytetty kytkentätaajuus. Kokeissa havaitaan lisäksi, että PI-säätimen toimintakyky heikkenee epäjatkuvalla toiminta-alueella, jossa virta on nolla osan kytkentäjaksoa.Description
Supervisor
Zenger, KaiThesis advisor
Hirvonen, MikkoKeywords
DC-DC converter, tasasähkökatkoja, hybrid system, hybridijärjestelmä, energy storage, energiavarasto, LS estimation, PNS-estimointi, controller tuning, säädön virittäminen
