Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier

Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier

Introduction. For AC-DC conversion systems, the electrical systems typically use thyristor or diode bridge rectifiers, which have relatively poor performance. Nowadays, three-phase pulse-width modulation rectifiers are widely applied in various applications for their well-known intrinsic benefits, s...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2023
Hauptverfasser: Sakri, D., Laib, H., Farhi, S. E., Golea, N.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2023
Schlagworte:
direct power control
three phase pulse-width modulation rectifier
sliding mode control
double-low pass filter
unity power factor
Online Zugang:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/266997
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Institution

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-266997
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2023-03-05T09:37:53Z
collection OJS
language English
topic direct power control
three phase pulse-width modulation rectifier
sliding mode control
double-low pass filter
unity power factor
spellingShingle direct power control
three phase pulse-width modulation rectifier
sliding mode control
double-low pass filter
unity power factor
Sakri, D.
Laib, H.
Farhi, S. E.
Golea, N.
Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
topic_facet direct power control
three phase pulse-width modulation rectifier
sliding mode control
double-low pass filter
unity power factor
пряме керування потужністю
трифазний випрямляч з широтно-імпульсною модуляцією
ковзне керування
подвійний низькочастотний фільтр
одиничний коефіцієнт потужності
format Article
author Sakri, D.
Laib, H.
Farhi, S. E.
Golea, N.
author_facet Sakri, D.
Laib, H.
Farhi, S. E.
Golea, N.
author_sort Sakri, D.
title Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
title_short Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
title_full Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
title_fullStr Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
title_full_unstemmed Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
title_sort sliding mode approach for control and observation of a three phase ac-dc pulse-width modulation rectifier
title_alt Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier
description Introduction. For AC-DC conversion systems, the electrical systems typically use thyristor or diode bridge rectifiers, which have relatively poor performance. Nowadays, three-phase pulse-width modulation rectifiers are widely applied in various applications for their well-known intrinsic benefits, such as adjustable DC link voltage, unity power factor, bidirectional power flow and very low total harmonic distortion. Purpose. The objective of this work is to achieve better stability and dynamic performance using sliding mode strategy for control and observation. Methods. For that purpose, first a sliding mode controller is introduced on the DC-link side to ensure a fast and accurate response of the output load voltage. Then, the sliding mode approach is employed to control the quadrature and direct components of power to maintain the input power factor at unity. Finally, this approach is used to design two observers for grid voltage estimation and online variation of load resistance. To overcome the problem associated with the use of the classical low-pass filter, an adaptive compensation algorithm is used to compensate the attenuation of the amplitude and phase delay of the observed grid voltages. This algorithm is based on the use of the two low-pass filters in cascade and ensures the minimization of chattering. Results. Comparative studies have been carried out between sliding mode control method for controlling the three-phase AC-DC pulse-width modulation rectifier and other conventional techniques. The validation by simulation and the tests carried out gave very satisfactory results and proved the effectiveness and feasibility of the sliding mode for both control and observation of three phase pulse-width modulation rectifier.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2023
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/266997
work_keys_str_mv AT sakrid slidingmodeapproachforcontrolandobservationofathreephaseacdcpulsewidthmodulationrectifier
AT laibh slidingmodeapproachforcontrolandobservationofathreephaseacdcpulsewidthmodulationrectifier
AT farhise slidingmodeapproachforcontrolandobservationofathreephaseacdcpulsewidthmodulationrectifier
AT golean slidingmodeapproachforcontrolandobservationofathreephaseacdcpulsewidthmodulationrectifier
first_indexed 2025-07-17T11:49:33Z
last_indexed 2025-07-17T11:49:33Z
_version_ 1850412091573272576
spelling eiekhpieduua-article-2669972023-03-05T09:37:53Z Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier Sliding mode approach for control and observation of a three phase AC-DC pulse-width modulation rectifier Sakri, D. Laib, H. Farhi, S. E. Golea, N. direct power control three phase pulse-width modulation rectifier sliding mode control double-low pass filter unity power factor пряме керування потужністю трифазний випрямляч з широтно-імпульсною модуляцією ковзне керування подвійний низькочастотний фільтр одиничний коефіцієнт потужності Introduction. For AC-DC conversion systems, the electrical systems typically use thyristor or diode bridge rectifiers, which have relatively poor performance. Nowadays, three-phase pulse-width modulation rectifiers are widely applied in various applications for their well-known intrinsic benefits, such as adjustable DC link voltage, unity power factor, bidirectional power flow and very low total harmonic distortion. Purpose. The objective of this work is to achieve better stability and dynamic performance using sliding mode strategy for control and observation. Methods. For that purpose, first a sliding mode controller is introduced on the DC-link side to ensure a fast and accurate response of the output load voltage. Then, the sliding mode approach is employed to control the quadrature and direct components of power to maintain the input power factor at unity. Finally, this approach is used to design two observers for grid voltage estimation and online variation of load resistance. To overcome the problem associated with the use of the classical low-pass filter, an adaptive compensation algorithm is used to compensate the attenuation of the amplitude and phase delay of the observed grid voltages. This algorithm is based on the use of the two low-pass filters in cascade and ensures the minimization of chattering. Results. Comparative studies have been carried out between sliding mode control method for controlling the three-phase AC-DC pulse-width modulation rectifier and other conventional techniques. The validation by simulation and the tests carried out gave very satisfactory results and proved the effectiveness and feasibility of the sliding mode for both control and observation of three phase pulse-width modulation rectifier. Вступ. Для AC-DC систем перетворення електричні системи зазвичай використовують тиристорні або діодні мостові випрямлячі, які мають відносно погані характеристики. В даний час трифазні випрямлячі з широтно-імпульсною модуляцією широко застосовуються з різними цілями завдяки їх добре відомим внутрішнім перевагам, таким як регульована напруга у ланці постійного струму, одиничний коефіцієнт потужності, двонаправлений потік потужності та дуже низькі загальні гармонічні спотворення. Метою даної роботи є досягнення кращої стабільності та динамічних характеристик з використанням стратегії ковзного режиму для контролю та спостереження. Методи. З цією метою спочатку на стороні ланки постійного струму вводиться регулятор режиму ковзання, щоб забезпечити швидку і точну реакцію на вихідну напругу навантаження. Потім використовується метод ковзного режиму для управління квадратурною та прямою складовими потужності, щоб підтримувати вхідний коефіцієнт потужності рівним одиниці. Нарешті цей підхід використовується для розробки двох спостерігачів для оцінки напруги мережі та зміни опору навантаження в режимі онлайн. Для подолання проблеми, пов'язаної з використанням класичного низькочастотного фільтру, використовується алгоритм адаптивної компенсації, що компенсує загасання амплітуди і фазової затримки напруг мережі, що спостерігаються. Цей алгоритм заснований на використанні двох низькочастотних фільтрів у каскаді та забезпечує мінімізацію брязкоту. Результати. Були проведені порівняльні дослідження між методом керування ковзним режимом для керування трифазним випрямлячем AC-DC з широтно-імпульсною модуляцією та іншими традиційними методами. Перевірка за допомогою моделювання та проведені випробування дали дуже задовільні результати та довели ефективність та здійсненність ковзного режиму як для управління, так і для спостереження за трифазним випрямлячем з широтно-імпульсною модуляцією. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2023-03-05 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/266997 10.20998/2074-272X.2023.2.08 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 2 (2023); 49-56 Электротехника и Электромеханика; № 2 (2023); 49-56 Електротехніка і Електромеханіка; № 2 (2023); 49-56 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/266997/270116 Copyright (c) 2023 D. Sakri, H. Laib, S. E. Farhi, N. Golea http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Ähnliche Einträge