Solid-state transformer stability and control considerations

Khazraei, Mostafa; Prabhala, Venkata Anand Kishore; Ahmadi, Reza; Ferdowsi, Mehdi

doi:10.1109/apec.2014.6803615

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“…This topology also experiences low device and component stresses. The above mentioned advantages make it suitable for high power applications like Solid State Transformer (SST) [1,2], battery and ultra-capacitor based energy storage systems [3,4] in aircrafts and automobiles (PHEV/EV).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Dual loop control for eliminating DC-bias in a DC-DC dual active bridge converter

Baddipadiga

Ferdowsi

2014

2014 International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA)

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In bi-directional dual active bridge (DAB) converters, non-ideal behavior of the system components can lead to dc bias in the converter which results in magnetic saturation of the high frequency transformer. This paper proposes adding an extra control loop to overcome this problem. A simulation model has been developed to compare the operation of the converter with ideal and non-ideal components. The results with the extra loop applied to eliminate dc offsets have been shown. Experimental results have been presented to support the simulation results.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Dual loop control for eliminating DC-bias in a DC-DC dual active bridge converter

Baddipadiga

Ferdowsi

2014

2014 International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA)

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“…A estabilidade do módulo de potência em malha fechada pode ser verificada a partir do critério das impedâncias [1]. A partir dos parâmetros fornecidos nas Tabelas I e II e com base no projeto de controle, a magnitude da impedância de entrada do conversor CC-CA em malha fechada (Z i_in (s)) e a magnitude da impedância de saída do conversor DAB em malha fechada (Z o_d (s)) são apresentadas na Figura 3, para um conversor DAB com ângulo nominal de defasagem ( n ) de 20°.…”

Section: A Análise Da Estabilidadeunclassified

“…A estrutura composta pelo conversor CC-CC dual-active bridge (DAB) conectado a um conversor CC-CA monofásico em ponte completa, como mostrado na Figura 1, tem sido aplicada em muitos sistemas de processamento de energia. Sua capacidade de controle e funcionalidade torna esta estrutura atrativa para algumas aplicações, tais como transformadores de estado sólido (SST) e interface de banco de baterias [1], [2]. Escalabilidade para alcançar altos níveis de potência e tensão, fluxo de potência bidirecional controlável, estrutura modular e a capacidade para integrar fontes de energia renovável, dispositivos de armazenamento de energia e rede elétrica são algumas das potenciais funcionalidades que podem ser alcançadas com esta estrutura.…”

unclassified

“…Sabe-se que a partir da análise das impedâncias em malha fechada é possível determinar o nível de interação entre os conversores em cascata, a estabilidade do sistema e obter os parâmetros críticos de potência e de controle para garantir uma operação adequada [3]- [6]. Por exemplo, a estabilidade de conversores em cascata em um SST foi analisada usando os critérios de impedância [1] ou Nyquist [3]. A análise da estabilidade e o comportamento de cargas de potência constante (impedância negativa) para sistemas automotivos são apresentados em [7].…”

unclassified

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Estudo da Controlabilidade do Conversor Dual-Active Bridge em Estruturas de Conversores em Cascata

Vargas¹,

Queiroz²,

Silva³

et al. 2019

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este trabalho avalia a controlabilidade do conversor Dual-Active Bridge (DAB), sob perturbações de carga, considerando que este conversor compõe um sistema com conversores em cascata. Mais especificamente, este artigo analisa o sistema de controle de um módulo de potência composto por um conversor CC-CC DAB conectado em série com um conversor CC-CA em ponte completa monofásico. A análise envolve o estudo da estabilidade através do critério das impedâncias para conversores em cascata e da controlabilidade do conversor DAB através da sua capacidade de transferência de potência sob a ocorrência de um afundamento de tensão do barramento CC, produzido por uma variação de carga na saída do módulo de potência (saída do conversor CC-CA). Um modelo equivalente em malha fechada do conversor DAB é apresentado, que representa o comportamento do afundamento de tensão CC para perturbações de carga com potência constante. Algumas restrições do projeto de controle são definidas para obter um sistema estável e controlável, e obter uma região de operação segura. Resultados experimentais são incluídos para validar a análise teórica proposta. Palavras-Chave -Controlabilidade, Conversor Dual-Active Bridge, Conversores em Cascata, Estabilidade.Abstract -This paper evaluates the controllability of the Dual-Active Bridge (DAB) converter under load disturbances, considering that it composes a system with cascaded power converters. More specifically, this paper analyzes the control system of a power module composed of a dc-dc Dual-Active Bridge converter connected in series with a single-phase full-bridge dc-ac converter. The analysis involves the study of the stability through the impedance criterion of the cascaded converters and the controllability of the DAB converter through its power transfer capability under the occurrence of a dc bus voltage sag, produced by a sudden load change at the  Artigo submetido em 09/05/2018. Primeira revisão em 08/08/2018. Aceito para publicação em 21/11/2018 por recomendação do Editor Marcello Mezaroba. http://dx.output of the power module (dc-ac converter output). An equivalent closed-loop DAB model is presented to represent the dc voltage sag behavior for constant power load disturbances. Some restrictions of the control design are defined to achieve a stable and controllable system and to obtain a safe operating region. Experimental results are included for validating the proposed theoretical analysis.

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“…However, these methods have proven to show slow dynamics and poor performance in case of sudden disturbances in the system. There have been some efforts in the literature to overcome this issue with the conventional controllers; however, few proposed control schemes have high degree of complexity which makes them less appealing for implementation [13][14][15][16][17][18][19][20][21][22]. This paper proposes a new control method based on the coupling of current and voltage control loops of a conventional controller to improve the performance of the system.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A new control strategy for a class of multiple-input DC-DC converters

Prabhala

Khazraei

Ferdowsi

2014

2014 International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA)

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This paper proposes a new control scheme for a class of multi-input dc-dc power converters. The new control method is based on coupling the signals from independent control loops of conventional controller for a multi-port converter. In this paper, the non-restricted double input buck converter is introduced. The properties of this converter and its steady-state equations along with its small-signal model are reviewed. Next, the conventional control method is reviewed and the new control method is introduced based on coupling the voltage and current loops from the conventional controller. Then, the small-signal model of the converter with the new control method is analyzed and the converter transfer functions are derived. Finally, the converter transfer functions are used to find the output impedance of the converter in order to compare the performance of the new controller with the conventional controllers. Simulation results are provided to verify the results predicted by the small signal analysis.

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Solid-state transformer stability and control considerations

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Dual loop control for eliminating DC-bias in a DC-DC dual active bridge converter

Dual loop control for eliminating DC-bias in a DC-DC dual active bridge converter

Estudo da Controlabilidade do Conversor Dual-Active Bridge em Estruturas de Conversores em Cascata

A new control strategy for a class of multiple-input DC-DC converters

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