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
Optimal Selection of the Average Capacitor Voltage for Variable-Speed Drives With 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.
KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES), Elektrisk energiomvandling.ORCID-id: 0000-0002-1755-1365
2015 (engelsk)Inngår i: IEEE transactions on power electronics, ISSN 0885-8993, E-ISSN 1941-0107, Vol. 30, nr 1, s. 227-234Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

Variable-speed drives have reduced voltage requirementswhen operating below the base speed. In a modularmultilevel-converter-based (M2C-based) motor drive it is thenpossible to operate with reduced voltage in the submodulecapacitors, than at the base speed. In this sense, a greatercapacitor-voltage ripple can be accommodated, without exceedingthe maximum peak-capacitor voltage. This paper presents ananalytical investigation for the optimal selection of the averagecapacitor voltage for M2Cs, when the motor is operating withrated torque, below the base speed. This method does not requireany power exchange between the converter arms, so it keepsthe conduction losses at the minimum level. Additionally, themethod decreases the switching losses, due to the decreasedcapacitor-voltage level. The overall ratings of the converterremain the same as in the base-speed operation. It is shownthat this method can be applied at a speed range betweenthe base speed and down to approximately one third of it,i.e, an operating range that covers the requirements for typicalpump- and fan-type applications. The results obtained from theanalytical investigation are experimentally verified on a downscaledlaboratory prototype M2C.

sted, utgiver, år, opplag, sider
2015. Vol. 30, nr 1, s. 227-234
Emneord [en]
Capacitor-voltage control, medium-power variable-speed drives, modular multilevel converters, optimization.
HSV kategori
Forskningsprogram
Elektro- och systemteknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-156198DOI: 10.1109/TPEL.2014.2316273ISI: 000341624200019Scopus ID: 2-s2.0-84906809639OAI: oai:DiVA.org:kth-156198DiVA, id: diva2:765741
Merknad

QC 20141201

Tilgjengelig fra: 2014-11-24 Laget: 2014-11-24 Sist oppdatert: 2017-12-05bibliografisk 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

fulltext(1018 kB)435 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT01.pdfFilstørrelse 1018 kBChecksum SHA-512
21e09b0bd4ba0333e4942926ff6142414be85db37276cbc0e44620f0be6032e5edb455ad6f5495d9d4578a09c6b6f7f94973b077a589bedc8aeeb433b16f5ea8
Type fulltextMimetype application/pdf

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopusIEEE Xplore

Personposter BETA

Nee, Hans-Peter

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Antonopoulos, AntoniosÄngquist, LennartHarnefors, LennartNee, Hans-Peter
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
IEEE transactions on power electronics

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 435 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 574 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