A control method for single-phase bidirectional converters

Abstract

This paper presents a new control strategy for singlephase bidirectional converters. The converter can be operated as a rectifier, an inverter, and as a static VAR compensator, i.e. four-quadrant of operation. The key of this capability is the current controller of the converter. A new hysteresis current controller is proposed in this paper. The proposed hysteresis current controller can distribute evenly power semiconductor switching stresses without sacrificing the fast response feature and simplicity advantages of conventional hysteresis current controller. The proposed controller has been successfully implemented digitally by using an FPGA board. Experimental results are included to show the validity of the proposed controller.

Control en cuatro cuadrantes de un inversor de puente completo conectado a la red eléctrica

“…Dentro de los controladores no lineales el control por histéresis ha sido utilizado, junto con otros lazos de control, para el control de inversores en diferentes aplicaciones por su robustez y facilidad de implementación. Típicamente se utiliza una estructura de control en cascada donde el lazo interno es el control por histéresis y el lazo externo es otro tipo de control para regular la(s) variable(s) de interés en la aplicación particular [12]- [18]. No obstante, en otros casos se utiliza únicamente el control por histéresis [19], [20].…”

“…En [12], [15] se proponen dos sistemas de control para un inversor monofásico con filtro inductivo, uno para operar como inversor y otro para operar como rectificador. En ambos controladores el lazo interno es un control por histéresis de doble banda [13] de la corriente del inductor.…”

“…Para el control del rectificador el lazo externo está compuesto por un regulador PI de la tensión de DC y un lazo de bloqueo de fase (PLL por sus siglas en inglés) que generan la referencia de la corriente extraída por el rectificador en fase con la tensión de la red para obtener un factor de potencia unitario (FP = 1). Aunque el sistema propuesto en [12], [15] puede inyectar y extraer potencia de la red, se requieren dos sistemas de control distintos, es decir, se debe conmutar entre un controlador y otro para poder operar el inversor de forma bidireccional. Adicionalmente, los artículos no explican cómo se realizó la implementación del PLL ni incluyen alguna referencia donde se explique la estructura o el principio de operación del PLL utilizado.…”

“…Vale la pena notar que, las referencias [12], [15], [17]- [20] no suministran información detallada sobre el PLL utilizado para implementar el sistema de control. Sin embargo, en la literatura existe un gran número de opciones para la implementación de PLLs o de lazos de bloqueo de frecuencia (FLLs) en las diferentes coordenadas (abc, o dq) para sincronizar un inversor a la red [21], [22].…”