view in publisher's site

Three-Time-Scale Singular Perturbation Stability Analysis of Three-Phase Power Converters

Abstract This paper analyzes the stability of the well‐known three‐phase two‐level power converter. Focusing on the rectifier operating mode, the dynamics of the system, when the instantaneous power and dc‐link voltage controllers are included, are described by a set of complex equations that results in a nonlinear autonomous singularly perturbed system. Hence, the closed‐loop system can be studied under the assumption of separate time scales. The analysis proposed in this work follows a novel three‐time‐scale approach, where the fast time scale corresponds with the instantaneous power dynamics, the mid‐range time scale is related to the dc‐link voltage dynamics, and the slow time scale is associated with the dc‐link voltage regulator dynamics. In this way, the analysis leads to the decomposition of the closed‐loop system into three simpler subsystems: fast, medium, and slow subsystems. These subsystems approximate the closed‐loop system behavior over the three different time scales. Finally, since the equilibrium point of each subsystem is exponentially stable and some other conditions are satisfied, it is shown that the equilibrium point of the closed‐loop system also presents exponential stability. Experimental results for a synchronous three‐phase power rectifier prototype are included to corroborate the analysis carried out.

تحلیل پایداری چند جمله‌ای با مقیاس زمانی برای مبدل‌های توان سه فازی

چکیده این مقاله پایداری مبدل قدرت دو سطحی سه‌فاز شناخته‌شده را تحلیل می‌کند. با تمرکز بر حالت عملیاتی یکسوساز، دینامیک سیستم، زمانی که کنترل‌کننده‌های ولتاژ برق لحظه‌ای و لینک DC در نظر گرفته می‌شوند، توسط مجموعه‌ای از معادلات پیچیده توصیف می‌شوند که منجر به یک سیستم غیر خطی مستقل به طور خاص آشفته می‌شود. از این رو، سیستم حلقه بسته می‌تواند تحت فرض مقیاس‌های زمانی جداگانه مورد مطالعه قرار گیرد. تحلیل پیشنهاد شده در این کار از یک روش جدید مقیاس سه زمانی پیروی می‌کند، که در آن مقیاس زمان سریع با دینامیک توان لحظه‌ای متناظر است، مقیاس زمان دامنه میانی با دینامیک ولتاژ لینک DC مرتبط است، و مقیاس زمان آهسته با دینامیک رگولاتور ولتاژ لینک DC در ارتباط است. در این روش، تحلیل منجر به تجزیه سیستم حلقه بسته به سه زیر سیستم ساده‌تر می‌شود: زیر سیستم سریع، متوسط و آهسته. این زیر سیستم‌ها رفتار سیستم حلقه بسته را در سه مقیاس زمانی مختلف تقریب می‌زنند. در نهایت، از آنجا که نقطه تعادل هر زیرسیستم به صورت نمایی پایدار است و برخی شرایط دیگر ارضا می‌شوند، نشان‌داده شده‌است که نقطه تعادل سیستم حلقه بسته نیز پایداری نمایی را نشان می‌دهد. نتایج تجربی برای یک نمونه یکسوساز سه‌فاز هماهنگ برای تایید تحلیل انجام‌شده گنجانده شده‌است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Control and Systems Engineering
  • ترجمه مقاله Control and Systems Engineering
  • مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
  • ترجمه مقاله مهندسی کنترل و سیستم‌ها
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.