Design approach of discrete‐time resonant controllers for uninterruptible power supply applications through frequency response analysis

Abstract

A new methodology to design discrete-time multiple resonant controllers for single-phase uninterruptible power supply inverters is proposed in this study. This methodology is based on classical linear tools and consists on the synthesis of the inverter output impedance according to standard specifications. This synthesis is performed using a multi-loop control strategy composed of an inner current control loop using a proportional controller, and an outer voltage control loop using the multiple resonant controller. A prototype was built to demonstrate the practical feasibility of the theoretical proposal. A significant reduction of the output impedance at determined harmonic frequencies resulted in a low-voltage total harmonic distortion of the output voltage of about 1.76%, for IEC 62040-3 reference non-linear load.

Control digital desacoplado de inversores trifásicos de cuatro piernas para alimentar cargas equilibradas y desequilibradas

“…Los controladores utilizados se implementan en un microcontrolador, lo que implica la presencia de un retardo de tiempo adicional. Este retardo es el que transcurre entre el muestreo de las señales PWM y la actualización de las señales de control, denominado retardo de transporte, Td, (Carballo et al, 2016). Como consecuencia de ello, durante el késimo intervalo, las señales de control anteriores u[(k-1)T] son aplicadas al inversor, mientras que las actuales u[kT] se aplican luego de transcurrido un tiempo Td=T/2 (Botterón et al, 2003).…”

“…El valor de la ganancia KPi0 se diseña para amortiguar los polos dominantes de la planta, incrementando la estabilidad relativa del sistema (Carballo et al, 2016).…”

“…La función de transferencia del controlador resonante se discretiza mediante la aproximación de primer orden (FOH), por presentar una buena correlación entre la respuesta en frecuencia en tiempo continuo con la correspondiente a tiempo discreto (Yepes et al, 2010) (19) donde la ganancia Kr determina la velocidad de convergencia del error, ω0 es la frecuencia angular de resonancia, θ es la fase aportada por el controlador resonante en ω = ω0 para compensar el atraso de fase de la planta y ωc es un factor de amortiguamiento que facilita su implementación digital, en este trabajo se emplea ωc=0.5 rad/seg (Carballo et al, 2016).…”

“…industriales e informáticos, los cuales requieren una continuidad del suministro de energía eléctrica de manera segura. Los inversores diseñados para alimentar estas cargas deben cumplir con requerimientos de calidad de energía y lograr una buena robustez y fiabilidad, además de una respuesta dinámica de la tensión de salida acorde con las especificaciones impuestas en normas internacionales como por ejemplo la IEC 62040-3 (Botteron and Pinheiro, 2007;Carballo et al, 2016).…”

An adaptive proportional resonant controller for single phase PV grid connected inverter based on band-pass filter technique

“…At the fundamental frequency, the PR controller produces an infinite gain; therefore, the steady state error can be eliminated [5]. Several techniques of resonant controllers have been presented in the literature [6][7][8][9]. In order to comply with power quality standards the voltage source inverter (VSI) is interfaced to the utility grid via a low pass filters to filter out the high harmonic components produced by the high switching VSI frequency.…”