Development of a comprehensive model and a multiloop controller for $Z$-source inverter DG systems / Gajanayake, Chandana Jayampathi in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°4 (Août 2007)  

Development of a comprehensive model and a multiloop controller for $Z$-source inverter DG systems = Développement d'un modèle complet et d'un contrôleur multiboucle pour des systèmes de dg d'inverseur de $Z$-Source [texte imprimé] / Gajanayake, Chandana Jayampathi, Auteur ; Vilathgamuwa, D. Mahinda, Auteur ; Poh Chiang Loh, Auteur . - 2007 . - 2352-2359 p.
Electronique
Langues : Anglais (eng)
in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°4 (Août 2007) . - 2352-2359 p.

Mots-clés :	Buck-boost Distributed generation (DG) Inverters Small-signal analysis Z-source inverters Poussée de mâle Génération distribuée Inverseurs Analyse small-signal
Index. décimale :	621 Ingénierie mécanique en général. Technologie nucléaire. Ingénierie électrique. Machinerie
Résumé :	This paper presents the modeling and design of a closed-loop controller for a $Z$-source inverter. The $Z$-source inverter is a recently proposed single-stage power converter, and it is capable of operating in both buck and boost modes. Hence, this inverter gives an economical solution for power conversion in distributed generation (DG) applications, particularly by eliminating the need for a two-stage conversion. Moreover, applications such as DG demand quality output waveforms, and additionally, when the system is subjected to input- and load-side disturbances, their effects need to be minimized. This can be achieved with closed-loop controlling. Toward this end, the system is modeled first with large- and small-signal modeling techniques, and relevant transfer functions are derived. The dc-side of the $Z$-source inverter shows a non-minimum-phase characteristic, and the output voltage of a $Z$-source impedance network shows a significant overshoot and undershoot, following a step change in the input due to energy resettling. These effects could be transferred to the ac-side, giving rise to the undershoot and overshoot in the ac output as well. Hence, the proposed controllers should be able to minimize such effects. The ac- and dc-sides are considered separately when designing the controllers. An indirect controller is employed in the dc-side, whereas the ac-side controller is designed in the synchronous reference frame. The modulation index, shoot-through time, and saturation levels are appropriately selected so that the dc-side effects are prevented from propagating into the ac-side. The simulation results are obtained using a state-space-averaged inverter model, and an experimental prototype is built in a laboratory to prove the efficacy of the proposed- algorithm. Simulation and experimental results show good reference-tracking and disturbance-rejection properties, validating the desired functionality of the proposed controller. Cet article présente modeler et la conception d'un contrôleur en circuit fermé pour un inverseur de $Z$-source. L'inverseur de $Z$-source est un convertisseur de puissance en une seule étape récemment proposé, et il est capable du fonctionnement dans le mâle et les modes de poussée. Par conséquent, cet inverseur donne une solution économique pour la conversion de puissance dans des applications réparties de la génération (dg), en particulier en éliminant le besoin de conversion à deux étages. D'ailleurs, les applications telles que le rendement de qualité de demande de dg ondulent des formes, et en plus, quand le système est soumis aux perturbations latérales d'entrée et de charge, leurs effets doivent être réduits au minimum. Ceci peut être réalisé avec le contrôle de boucle bloquée. Vers cette extrémité, le système est modelé d'abord avec le grand et petit signal modelant des techniques, et des fonctions appropriées de transfert sont dérivées. Le côté de C.C de l'inverseur de $Z$-source montre une caractéristique non minimum de phase, et la tension de rendement d'un réseau d'impédance de $Z$-source montre qu'un significatif dépasse et sous-évalue, après un changement d'étape de l'entrée due au reclassement d'énergie. Ces effets ont pu être transférés au côté à C.A., provoquant l'attérrissage trop court et dépasser dans le C.A. produit aussi bien. Par conséquent, les contrôleurs proposés devraient pouvoir réduire au minimum de tels effets. Les côtés à C.A. et de C.C sont considérés séparément en concevant les contrôleurs. Un contrôleur indirect est employé dans le côté de C.C, tandis que le contrôleur latéral à C.A. est conçu dans l'armature synchrone de référence. L'index de modulation, la pousse par le temps, et les niveaux de saturation sont convenablement choisis de sorte que les effets secondaires de C.C soient empêchés de la propagation dans le côté à C.A. Les résultats de simulation sont obtenus en utilisant un modèle d'inverseur ramené à une moyenne parespace d'état, et un prototype expérimental est établi dans un laboratoire pour prouver l'efficacité de l'algorithme proposé. La simulation et les résultats expérimentaux montrent la bonne référence dépistant et les propriétés de rejet de perturbation, validant la fonctionnalité désirée du contrôleur proposé.
DEWEY :	621
ISSN :	0278-0046
RAMEAU :	Circuits électroniques
En ligne :	chan0178@ntu.edu.sg, emahinda@ntu.edu.sg, pcloh@ieee.org