Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Global Asymptotic Stability of Modular Multilevel Converters
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Elektrisk energiomvandling.
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Elektrisk energiomvandling.
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Elektrisk energiomvandling. ABB, Sweden.
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Elektrisk energiomvandling.
Vise andre og tillknytning
2014 (engelsk)Inngår i: IEEE transactions on industrial electronics (1982. Print), ISSN 0278-0046, E-ISSN 1557-9948, Vol. 61, nr 2, s. 603-612Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

Modular multilevel converters require that the controller is designed so that the submodule capacitor voltages are equalized and stable, independent of the loading conditions. Assuming that the individual capacitor-voltage sharing is managed effectively, an open-loop strategy has been designed to ensure that the total amount of energy stored inside the converter always will be controlled. This strategy, using the steady-state solutions of the dynamic equations for controlling the total stored energy in each converter arm, has proven to be effective. The intention of this paper is to explain in a rigorous way the mechanism behind the suggested strategy and to prove that, when this open-loop strategy is used, the system becomes globally asymptotically stable. Experimental verification on a three-phase 10-kVA prototype is presented.

sted, utgiver, år, opplag, sider
IEEE , 2014. Vol. 61, nr 2, s. 603-612
Emneord [en]
Lyapunov stability, modular multilevel converters (M2Cs), open-loop control, prototype
HSV kategori
Forskningsprogram
SRA - Energi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-129429DOI: 10.1109/TIE.2013.2254100ISI: 000323492000001Scopus ID: 2-s2.0-84882971184OAI: oai:DiVA.org:kth-129429DiVA, id: diva2:652728
Forskningsfinansiär
StandUp
Merknad

QC 20131001

Tilgjengelig fra: 2013-10-01 Laget: 2013-09-30 Sist oppdatert: 2017-12-06bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. On the Internal Dynamics and AC-Motor Drive Application of Modular Multilevel Converters
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>On the Internal Dynamics and AC-Motor Drive Application of Modular Multilevel Converters
2014 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

This thesis is an effort to investigate the operation and the performanceof modular multilevel converters (M2Cs). Proven to be the most promisingtopology in high-voltage high-power applications, it is necessary to put aneffort in understanding the physical laws that govern the internal dynamicsof such converters, in order to design appropriate control methods. AlthoughM2Cs belong to the well-studied family of voltage-source converters (VSCs),and claim a modular structure, their control is significantly more complicatedcompared to two- or three-level VSCs, due to the fact that a much highernumber of switches and capacitors are needed in such a topology. This thesishighlights the important parameters that should be considered when designingthe control for an M2C, through analyzing its internal dynamics, and alsosuggests ways to control such converters ensuring stable operation withoutcompromising the performance of the converter.Special focus is given on ac motor-drive applications as they are very demandingand challenging for the converter performance. Interactions betweenthe internal dynamics and the dynamics of the driven motor are experimentallyinvestigated. The problem of operating the converter when connectedto a motor standing still is visited, even under the condition that a greatamount of torque and current are requested, in order to provide an idea forthe converter requirements under such conditions. Finally, an optimization ofthe converter operation is suggested in order to avoid overrating the convertercomponents in certain operation areas that this is possible.All analytical investigations presented in this thesis are confirmed by experimentalresults on a laboratory prototype converter, which was developedfor the purposes of this project. Experimental verification proves the validityof the theoretical investigations, as well as the correct performance of thecontrol methods developed during this project on a real, physical converter,hoping that the results of this thesis will be useful for large-scale implementations,in the mega- or even giga-watt power range.

Abstract [sv]

Denna avhandling är ett försök att undersöka drift och egenskaper avmodulära multinivåomvandlare (M2C:er). Eftersom denna topologi anses varaden mest lovande inom högspänings-högeffekt-tillämpningar är, och somett underlag för att kunna formulera lämpliga styrmetoder, är det nödvändigtatt lägga kraft i att försöka förståde fysikaliska lagar som styr den inredynamiken i sådana omvandlare. Även om M2C:erna tillhör den välstuderadefamiljen av spänningsstyva omvandlare (VSC:er), och har en modulärstruktur, är deras reglering avsevärt mer komplicerad jämfört med två- ellertre-nivåomvandlare, eftersom ett mycket större antal switchar och kondensatorerär nödvändiga i en sådan topologi. Denna avhandling sätter fingretpå de parametrar som måste beaktas när man konstruerar regleringen för enM2C, genom att analysera den interna dynamiken, samt att föreslå sätt attstyra sådana omvandlare såatt stabil drift kan säkerställas utan att negativtpåverka prestanda.Ett speciellt fokus läggs på växelströmsmotordrifter eftersom de är särskiltutmanande vad gäller prestanda. Växelverkan mellan den interna dynamikenoch motorns dynamik undersöks experimentellt. Problemet att driva motornvid stillestånd behandlas även i fallet med hög ström och högt moment för atterhålla kunskap om kraven påomvandlaren i sådana fall. Slutligen föreslås enoptimering av omvandlarens drifttillstånd för att undvika överdimensioneringav omvandlarens komponenter i de fall detta är möjligt.Alla analytiska undersökningar som läggs fram i denna avhandling är bekräftadegenom experimentella resultat från en laboratorieomvandlare, somutvecklats inom ramen för detta arbete. Den experimentella verifieringen bevisargiltigheten av alla teoretiska undersökningar. Den visar också på demycket goda prestanda som de utvecklade styrmetoderna har vid drift aven verklig fysisk omvandlare. Förhoppningen är att resultaten från detta arbetekan komma till använding i storskaliga implementerinar i mega- ellergiga-wattklassen.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2014. s. xii, 74
Serie
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2014:063
Emneord
Capacitor-Voltage Control, Controller Interaction, Converter Control, Energy Balance, Lyapunov Stability, Medium-Voltage Drives, Modular Multilevel Converter, Modulation, Open-Loop Control, Optimization, Variable-Speed Drives, Voltage-Source Converter., Energibalans, Kondensatorspänningsstyrning, Lyapunov-stabilitet, Mellan-spänning drivsystem, Modulation, Modulär multinivåomvandlare, Omvandlarstyrning, Optimering, Regulatorväxelverkan, Spänningsstyva omvandlare, Varvtalsstyrda motordrifter, Öppen styrning.
HSV kategori
Forskningsprogram
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-156200 (URN)978-91-7595-382-3 (ISBN)
Disputas
2014-12-15, Sal F3, Lindstedsvägen 26, KTH, Stockholm, 10:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Merknad

QC 20141201

Tilgjengelig fra: 2014-12-01 Laget: 2014-11-24 Sist oppdatert: 2014-12-01bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopus

Personposter BETA

Nee, Hans-Peter

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Antonopoulos, AntoniosÄngquist, LennartHarnefors, LennartIlves, KalleNee, Hans-Peter
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
IEEE transactions on industrial electronics (1982. Print)

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 432 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf