Przy połączeniach sytemu DC z jednofazowym systemem AC o sinusoidalnym prądzie, występuje zjawisko niezbilansowania mocy chwilowych. Rozwiązania klasyczne prowadzą do konieczności doboru elementów pasywnych o potencjalnie dużej zdolności do magazynowania energii. Nie zawsze zapewniają również wystarczającą eliminację tętnień podwójnej częstotliwości sieciowej w przebiegach prądów i napięć po stronie DC.
Badane w ramach pracy doktorskiej zagadnienie efektywnego magazynowania energii bilansującej (APD - Active Power Decoupling) umożliwia ograniczenie pojemności stosowanych kondensatorów. Prowadzi również do redukcji kosztów materiałowych, poprzez stosowanie elementów pasywnych zaprojektowanych do gromadzenia mniejszych energii.
Głównymi osiągnięciami zaprezentowanymi w pracy doktorskiej są:
• opracowanie topologii oraz algorytmu sterowania jednofazowego przekształtnika DC-AC (w topologii falownika dołączonego do linii AC) oraz AC-DC (w topologii zasilacza PFC o jednostkowy współczynniku mocy), umożliwiającego eliminację składowej podwójnej częstotliwości w przebiegach prądu i napięcia po stronie DC,
• wykazanie, że opracowana topologia umożliwia efektywne magazynowanie
energii bilansującej prowadzące do wyeliminowania konieczności stosowania kondensatorów elektrolitycznych,
• przeprowadzenie analizy opracowanej topologii pod kątem minimalizacji
parametrów energetycznych zastosowanych elementów pasywnych (minimalizacja wielkości ∑Limax2 + ∑Cumax2)
• praktyczna weryfikacja zaproponowanych topologii w oparciu o zbudowane modele użytkowe przekształtników.
Single phase DC-AC and AC-DC converters with the elimination of double frequency component on the DC side
In case of connecting a DC system with a single-phase AC system with sinusoidal current in the utility line, the phenomenon of instantaneous power imbalance occurs. Classical solutions lead to the selection of passive elements sized for a high energy storage capacity. They also do not always provide sufficient elimination of the double-frequency ripple in the current and voltage waveforms on the DC side. Examined issue of Active Power Balancing can reduce the capacity value of used capacitors. This also leads to a reduction in material costs through the use of passive elements with lower energy parameters.
The main achievements of the research project are:
• development of topology and a control algorithm for a single phase power electronic converter DC- AC (in topology of inverter connected to the AC line) and AC-DC (in topology of PFC power supply with the unit power factor), which allows the elimination of the double frequency component in the current and voltage waveforms on the DC side,
• demonstrating that the developed topology enables active power decupling which lead to the elimination of electrolytic capacitors,
• conducing topology analysis in order to develop formulas for minimizing energy parameters (minimizing ∑Limax2 + ∑Cumax2) of passive components,
• practical verification of the proposed topology based on the built power converters.
