Odd harmonic high order repetitive control of single-phase pmw rectifiers: varying frequency operation
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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Controlled rectifiers are electronic power devices aimed at reducing the harmonic pollution in electrical networks caused by the power conversion process. The main goal is to obtain a sinusoidal shape current in phase with the voltage network. Although Proportional Integral controllers are widely used for the current control loop, they do not provide high performance results. On the contrary, Resonant and Repetitive Control are techniques with remarkable results on this area. However, their main drawback is the lost of performance due to frequency changes in the exogenous signal. In this work, the implementation of an Odd Harmonic High Order Repetitive Controller is proposed for the rectifier current loop. The odd harmonic characteristic of this compensator makes possible to obtain a computational burden that is very similar to the one obtained by conventional repetitive controllers with the advantage of increase the robustness against frequency variations. Experimental results show the high performance obtained even when the network frequency does not match the designed nominal frequency.
Los rectificadores de potencia controlados son dispositivos utilizados con el fin de minimizar la contaminación armónica producida en las redes eléctricas durante el proceso de conversión de la potencia. El objetivo es obtener una corriente de entrada sinusoidal en fase con el voltaje de la red. Aunque es extenso el uso del control Proporcional Integral en el lazo de corriente, no es posible lograr altos desempeños con estos compensadores. Por otro lado, el Control Repetitivo y el Control Resonante son técnicas mediante las cuales se logran resultados excepcionales. La desventaja de estas estrategias de control es la gran pérdida de desempeño en el sistema cuando la frecuencia de lared se desvía de su valor nominal. En este artículo, se propone el uso de un Controlador Repetitivo Impar de Alto Orden para el lazo de corriente del rectificador. Este controlador se diseña para obtener una señal sinusoidal de corriente y rechazar los armónicos impares introducidos en el sistema. Al atacar sólo los armónicos impares, el costo computacional de su implementación resulta muy similar al del controlador repetitivo convencional, con la ventaja de proporcionar robustez ante cambios en la frecuencia de la red. Los resultados experimentales muestran el alto desempeño del compensador aún cuando la frecuencia de la red se desvía del valor nominal de diseño.
Los rectificadores de potencia controlados son dispositivos utilizados con el fin de minimizar la contaminación armónica producida en las redes eléctricas durante el proceso de conversión de la potencia. El objetivo es obtener una corriente de entrada sinusoidal en fase con el voltaje de la red. Aunque es extenso el uso del control Proporcional Integral en el lazo de corriente, no es posible lograr altos desempeños con estos compensadores. Por otro lado, el Control Repetitivo y el Control Resonante son técnicas mediante las cuales se logran resultados excepcionales. La desventaja de estas estrategias de control es la gran pérdida de desempeño en el sistema cuando la frecuencia de lared se desvía de su valor nominal. En este artículo, se propone el uso de un Controlador Repetitivo Impar de Alto Orden para el lazo de corriente del rectificador. Este controlador se diseña para obtener una señal sinusoidal de corriente y rechazar los armónicos impares introducidos en el sistema. Al atacar sólo los armónicos impares, el costo computacional de su implementación resulta muy similar al del controlador repetitivo convencional, con la ventaja de proporcionar robustez ante cambios en la frecuencia de la red. Los resultados experimentales muestran el alto desempeño del compensador aún cuando la frecuencia de la red se desvía del valor nominal de diseño.