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Modeling Strategy for Back-to-Back Three-Level Converters Applied to High-Power Wind Turbines / Portillo, Ramon C. in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1483-1491 p. Titre : Modeling Strategy for Back-to-Back Three-Level Converters Applied to High-Power Wind Turbines Titre original : Modélisation de la Stratégie pour les Convertisseurs à Trois Nivaux Dos à Dos Appliqués aux Turbines de Haute Puissance de Vent Type de document : texte imprimé Auteurs : Portillo, Ramon C., Auteur ; Prats, Martin MaAngeles, Auteur ; Leon, José I. Article en page(s) : 1483-1491 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Adaptive  control  Commande  adaptative  Mathematical  modeling  Modélisation  mathématique  Multilevel  converters  Convertisseurs  à  multiniveaux  Natural  coordinates  Three-dimensional  space-vector  modulation  Modulation  tridimensionnelle  d'espace-vecteur  Variable  speed  wind  turbine  Turbine  variable  de  vent  de  vitesse  Voltage  control  Commande  de  tension  Voltage  dipImmersion  de  tension  Voltage  source  back-to-back  converter  Convertisseur  dos  à  dos  de  source  de  tension  Wind  energy  Énergie  éolienne  Wind-energy  conversion  system  Système  de  conversion  d'énergie  éolienne Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Three-level converters are becoming a realistic alternative to the conventional converters in high-power wind-energy applications. In this paper, a complete analytical strategy to model a back-to-back three-level converter is described. This tool permits us to adapt the control strategy to the specific application. Moreover, the model of different loads can be incorporated to the overall model. Both control strategy and load models are included in the complete system model. The proposed model pays special attention to the unbalance in the capacitors' voltage of three-level converters, including the dynamics of the capacitors' voltage. In order to validate the model and the control strategy proposed in this paper, a 3-MW three-level back-to-back power converter used as a power conditioning system of a variable speed wind turbine has been simulated. Finally, the described strategy has been implemented in a 50-kVA scalable prototype as well, providing a satisfactory performance. Les convertisseurs à trois nivaux deviennent une alternative réaliste aux convertisseurs conventionnels dans des applications de haute puissance de vent-énergie. En cet article, une stratégie analytique complète pour modeler un convertisseur à trois nivaux dos à dos est décrite. Cet outil nous permet d'adapter la stratégie de commande à l'application spécifique. D'ailleurs, le modèle de différentes charges peut être incorporé au modèle global. Des modèles de stratégie et de charge de commande sont inclus dans le modèle de système complet. Le modèle proposé prête une particulière attention au désiquilibre dans la tension des condensateurs des convertisseurs à trois nivaux, y compris la dynamique de la tension des condensateurs. Afin de valider le modèle et la stratégie de commande proposés en cet article, un convertisseur de puissance 3-MW dos à dos à trois nivaux utilisé comme système de traitement de puissance d'une turbine variable de vent de vitesse a été simulé. En conclusion, la stratégie décrite a été aussi bien mise en application dans un prototype 50-kVA scalable, fournissant une exécution satisfaisante. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : ramonp@gte.esi.us.es [article] Modeling Strategy for Back-to-Back Three-Level Converters Applied to High-Power Wind Turbines = Modélisation de la Stratégie pour les Convertisseurs à Trois Nivaux Dos à Dos Appliqués aux Turbines de Haute Puissance de Vent [texte imprimé] / Portillo, Ramon C., Auteur ; Prats, Martin MaAngeles, Auteur ; Leon, José I. . - 1483-1491 p. Génie Electrique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 53 N° 5 (Octobre 2006) . - 1483-1491 p. Mots-clés : Adaptive  control  Commande  adaptative  Mathematical  modeling  Modélisation  mathématique  Multilevel  converters  Convertisseurs  à  multiniveaux  Natural  coordinates  Three-dimensional  space-vector  modulation  Modulation  tridimensionnelle  d'espace-vecteur  Variable  speed  wind  turbine  Turbine  variable  de  vent  de  vitesse  Voltage  control  Commande  de  tension  Voltage  dipImmersion  de  tension  Voltage  source  back-to-back  converter  Convertisseur  dos  à  dos  de  source  de  tension  Wind  energy  Énergie  éolienne  Wind-energy  conversion  system  Système  de  conversion  d'énergie  éolienne Index. décimale : 621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie Résumé : Three-level converters are becoming a realistic alternative to the conventional converters in high-power wind-energy applications. In this paper, a complete analytical strategy to model a back-to-back three-level converter is described. This tool permits us to adapt the control strategy to the specific application. Moreover, the model of different loads can be incorporated to the overall model. Both control strategy and load models are included in the complete system model. The proposed model pays special attention to the unbalance in the capacitors' voltage of three-level converters, including the dynamics of the capacitors' voltage. In order to validate the model and the control strategy proposed in this paper, a 3-MW three-level back-to-back power converter used as a power conditioning system of a variable speed wind turbine has been simulated. Finally, the described strategy has been implemented in a 50-kVA scalable prototype as well, providing a satisfactory performance. Les convertisseurs à trois nivaux deviennent une alternative réaliste aux convertisseurs conventionnels dans des applications de haute puissance de vent-énergie. En cet article, une stratégie analytique complète pour modeler un convertisseur à trois nivaux dos à dos est décrite. Cet outil nous permet d'adapter la stratégie de commande à l'application spécifique. D'ailleurs, le modèle de différentes charges peut être incorporé au modèle global. Des modèles de stratégie et de charge de commande sont inclus dans le modèle de système complet. Le modèle proposé prête une particulière attention au désiquilibre dans la tension des condensateurs des convertisseurs à trois nivaux, y compris la dynamique de la tension des condensateurs. Afin de valider le modèle et la stratégie de commande proposés en cet article, un convertisseur de puissance 3-MW dos à dos à trois nivaux utilisé comme système de traitement de puissance d'une turbine variable de vent de vitesse a été simulé. En conclusion, la stratégie décrite a été aussi bien mise en application dans un prototype 50-kVA scalable, fournissant une exécution satisfaisante. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 En ligne : ramonp@gte.esi.us.es