Search

The stability of the converter-grid interconnection can be studied by analyzing the product of the converter output admittance and the grid impedance. For reliable stability analysis, it has been of interest to obtain accurate converter output admittance models for a wide range of frequencies, ideally also around and above the Nyquist frequency of the converter system. This article presents a modeling method for the output admittance of power converters defined in the Laplace domain that takes into account the discrete nature of the control system. The modeling method is based on analyzing the intersample behavior of sampled-data systems, a class of systems that includes the modern digitally controlled power converters. The proposed method is compared to conventional admittance modeling methods, and its accuracy is validated by means of simulations and experiments., QC 20210825

This thesis deals with admittance modeling of power converters. The stability of converter–grid interconnection can be analysed through the product of the converter output admittance and the grid impedance. This product can be solved by modeling. The control system of a power converter is typically implemented on a digital processor that executes difference equations in discrete-time, while the physical system is continuous-time by nature. Because signals in two different time domains appear in digitally controlled power converters, they are sampled-data systems. Conventionally, the output admittance of these power converters has been modeled purely in one time domain, i.e., either in the continuous-time domain or the discretetime domain. In this thesis, an approach to modeling the output admittance of digitally controlled power converters is presented. Sampling and hold operations, i.e., the interfaces between the different time domains, are analysed and modeled thoroughly. Based on the carefully defined and modeled interfaces between the different time domains, the signals in the modeled system retain their true time domains. The presented modeling approach is then applied to two different converter systems. The first system is a single-phase converter connected to an LRE circuit and the second system is a three-phase grid converter equipped with an LCL filter. The accuracy of the presented approach is evaluated by means of simulations, and the models of the two example systems obtained using the presented approach are compared to the models obtained using the conventional approaches. It is found out that the accuracy of the conventional approaches is dependent on the sampling frequency of the system. The results show that the presented modeling approach is more accurate compared to the conventional modeling approaches. Furthermore, the accuracy of the presented approach is not dependent on the system parameters or the structure of the system that is being modeled, Tämä diplomityö käsittelee suuntaajien admittanssin mallintamista. Yksittäisen suuntaajan näkökulmasta suuntaajan ja verkon välistä stabiilisuutta voidaan analysoida käyttämällä suuntaajan lähtöadmittanssin ja verkon impedanssin tuloa, joka voidaan ratkaista mallintamalla. Suuntaajan säätöjärjestelmä on usein toteutettu differenssiyhtälöitä diskreettiaikaisesti suorittavalle digitaaliselle prosessorille, kun taas fyysinen järjestelmä on luonnostaan jatkuva-aikainen. Koska digitaalisesti säädettyjen suuntaajien signaalit ovat kahdessa eri aikatasossa, ovat suuntaajat näytteistetyn datan järjestelmiä. Perinteisesti tämänlaisten suuntaajien lähtöadmittanssi on mallinnettu täysin yhdessä aikatasossa joko jatkuva- tai diskreettiaikaisena. Tässä työssä esitetään tapa mallintaa digitaalisesti säädetyn suuntajan lähtöadmittanssia. Näytteistykseksi ja pidoksi kutsuttuja aikatasojen välisiä rajapintoja analysoidaan ja mallinnetaan huolellisesti. Näiden rajapintojen huolelliseen mallinukseen ja määrittelyyn perustuen mallinnetun järjestelmän signaalit säilyvät todellisissa aikatasoissaan. Esitettyä mallinnustapaa sovelletaan kahteen järjestelmään. Ensimmäinen järjestelmä on LRE-piiriin kytketty yksivaiheinen suuntaja. Toinen järjestelmä on kolmivaiheinen verkkosuuntaaja, jonka lähtöön on kytketty LCL-suodatin. Esitetyn mallinnustavan tarkkuutta arvioidaan simulaatioiden avulla. Tämän lisäksi esitetyn mallin avulla saatuja lähtöadmittansseja verrataan perinteisin menetelmin saatuihin lähtöadmittansseihin. Havaitaan, että perinteisten mallinustapojen tarkkuus riippuu näytteistystaajuudesta. Tulosten perusteella esitetty mallinustapa on tarkempi perinteisiin mallinnustapoihin verrattuna, eikä sen tarkkuus riipu järjestelmän parametreista tai rakenteesta.