Kỹ thuật SVPWM cho bộ biến đổi công suất ba pha, đa bậc điều khiển phân tán

Các tác giả

Email tác giả liên hệ:

npcong.sdh21@hcmut.edu.vn

DOI:

https://doi.org/10.54644/jte.2025.1774

Từ khóa:

Điều chế độ rộng xung vec-tơ không gian, Bộ biến đổi công suất đa bậc, Điều khiển phân tán, Bộ biến đổi công suất, Điều chế độ rộng xung

Tóm tắt

Bài báo này trình bày cách thức triển khai phương pháp điều chế độ rộng xung vec-tơ không gian (SVPWM) cho các bộ điều khiển cục bộ trong cấu trúc bộ biến đổi công suất đa bậc dạng mô-đun (MMC) điều khiển phân tán. Các mô-đun được thiết lập giao tiếp với bốn mô-đun lân cận, hai mô-đun theo cột và hai mô-đun trong một pha. Các vec-tơ chuyển mạch và thời gian chuyển mạch sẽ được các mô-đun tự động xác định dựa trên các thông tin mà mô-đun nhận được trong quá trình giao tiếp. Cấu trúc và phương pháp đề xuất giúp các bộ biến đổi công suất điều khiển phân tán có thể tự động điều chỉnh cấu trúc động khi có một vài mô-đun hỏng hoặc theo tiêu chí tối ưu hoá điều kiện vận hành. Các thiết lập giao tiếp và phương pháp triển khai SVPWM có thể được xem như là một phương pháp điều chế đa bậc. Mỗi bộ điều khiển cục bộ đảm nhận nhiệm vụ tính toán các tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) cho từng mô-đun riêng biệt, số lượng phép tính cần thiết trong một chu kỳ PWM thấp hơn rất nhiều lần khi so sánh với việc bộ biến đổi công suất sử dụng một bộ điều khiển tập trung. Mô hình bộ biến đổi công suất điều khiển phân tán được xây dựng trên phần mềm Matlab/Simulink để đánh giá các đề xuất.

Tải xuống: 0

Dữ liệu tải xuống chưa có sẵn.

Tiểu sử của Tác giả

Nguyễn Phú Công, Trường Đại học Công Thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Phu Cong Nguyen was born in Ho Chi Minh City, Vietnam, on March 28, 1983. He is currently working at the Department of Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City University of Industry and Trade (HUIT). He is currently studing towards the Ph.D. degree at the Faculty of Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), Vietnam National University Ho Chi Minh City. His research interests include power electronics and automatic controls. His current research interests include multilevel, multiphase decentralized power converters.

Email: npcong.sdh21@hcmut.edu.vn. ORICD:  https://orcid.org/0000-0002-3676-7524

Phan Quốc Dũng, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Quoc Dung Phan was born in Saigon (now Ho Chi Minh City), Vietnam, in 1967. He received his Dipl.-Eng. degree in electromechanical engineering from Donetsk Polytechnic Institute, Donetsk City, USSR (now Ukraine), in 1991. He received his Ph.D. degree in engineering sciences from Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv City, Ukraine, in 1995. Currently, he is an Associate Professor in the Faculty of Electrical and Electronics Engineering at Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), Vietnam National University - Ho Chi Minh City (VNU-HCM), Vietnam. His research interests include power electronics (especially multilevel and multiphase converter topology and control), control of electric machines, wind and solar power systems, artificial intelligence, and smartgrid.

Email: pqdung@hcmut.edu.vn. ORICD:  https://orcid.org/0000-0003-2289-5768

Nguyễn Đình Tuyên, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

Dinh Tuyen Nguyen was born in Binh Dinh, Vietnam, in 1982. He received the B.S. degree in electrical engineering from Ho Chi Minh City University of Technology, Ho Chi Minh City, Vietnam, in 2004, and a Ph.D. degree from the University of Ulsan, Ulsan, Korea, in 2012. He is currently a Lecturer with the Faculty of Electrical and Electronics Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology. His research interests include power electronics, electrical machine drives, low-cost inverters, and renewable energy sources, particularly matrix converters.

Email: ndtuyen@hcmut.edu.vn. ORICD:  https://orcid.org/0000-0002-1129-4468

Tài liệu tham khảo

C. Burgos-Mellado et al., “Cyber-Attacks in Modular Multilevel Converters,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 37, no. 7, pp. 8488–8501, 2022, doi: 10.1109/TPEL.2022.3147466. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2022.3147466

M. Jafari et al., “New Voltage Balancing Technique Based on Carrier-Disposition Pulse Width Modulation for Modular Multilevel Converter,” 2020 IEEE Power Energy Conf. Illinois, PECI 2020, pp. 0–4, 2020, doi: 10.1109/PECI48348.2020.9064635. DOI: https://doi.org/10.1109/PECI48348.2020.9064635

P. B. Malidarreh, D. A. Khaburi, and J. Rodriguez, “Capacitor Voltage Imbalance Reduction in Flying Capacitor Modular Multilevel Converters by using Model Predictive Control,” 2020 11th Power Electron. Drive Syst. Technol. Conf. PEDSTC 2020, no. Iiiv, pp. 2–5, 2020, doi: 10.1109/PEDSTC49159.2020.9088411. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC49159.2020.9088411

M. D. Islam, R. Razzaghi, and B. Bahrani, “Arm-Sensorless Sub-Module Voltage Estimation and Balancing of Modular Multilevel Converters,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 35, no. 2, pp. 957–967, 2020, doi: 10.1109/TPWRD.2019.2931287. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2019.2931287

Y. Jin et al., “A Novel Submodule Voltage Balancing Scheme for Modular Multilevel Cascade Converter - Double-Star Chopper-Cells (MMCC-DSCC) Based STATCOM,” IEEE Access, vol. 7, pp. 83058–83073, 2019, doi: 10.1109/ACCESS.2019.2924609. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2924609

O. Lopez et al., “Carrier-based PWM equivalent to multilevel multiphase space vector PWM techniques,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 67, no. 7, pp. 5220–5231, 2020, doi: 10.1109/TIE.2019.2934029. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2934029

E. Robles, M. Fernandez, J. Zaragoza, I. Aretxabaleta, I. M. De Alegria, and J. Andreu, “Common-Mode Voltage Elimination in Multilevel Power Inverter-Based Motor Drive Applications,” IEEE Access, vol. 10, pp. 2117–2139, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3137892. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3137892

O. Lopez et al., “Space-Vector PWM with Common-Mode Voltage Elimination for Multiphase Drives,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 12, pp. 8151–8161, 2016, doi: 10.1109/TPEL.2016.2521330. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2016.2521330

A. Mora et al., “Model-predictive-control-based capacitor voltage balancing strategies for modular multilevel converters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 66, no. 3, pp. 2432–2443, 2019, doi: 10.1109/TIE.2018.2844842. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2018.2844842

R. Palanisamy, V. Shanmugasundaram, S. Vidyasagar, V. Kalyanasundaram, and K. Vijayakumar, “A SVPWM Control Strategy for Capacitor Voltage Balancing of Flying Capacitor Based 4-Level NPC Inverter,” J. Electr. Eng. Technol., vol. 15, no. 6, pp. 2639–2649, 2020, doi: 10.1007/s42835-020-00533-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s42835-020-00533-3

Y. S. Roh, Y. J. Moon, J. Park, M. G. Jeong, and C. Yoo, “A multiphase synchronous buck converter with a fully integrated current balancing scheme,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 9, pp. 5159–5169, 2015, doi: 10.1109/TPEL.2014.2368130. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2368130

A. Dekka, B. Wu, N. R. Zargari, and R. L. Fuentes, “A Space-Vector PWM-Based Voltage-Balancing Approach with Reduced Current Sensors for Modular Multilevel Converter,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 63, no. 5, pp. 2734–2745, 2016, doi: 10.1109/TIE.2016.2514346. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2514346

J. Chen, S. Wang, J. Liang, R. Navaratne, and W. Ming, “Decentralized Control for Multi-Terminal Cascaded Medium-Voltage Converters Considering Multiple Crossovers,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 39, no. 1, pp. 467–478, 2024, doi: 10.1109/TPWRD.2023.3268829. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2023.3268829

J. Su, K. Li, L. Zhang, X. Pan, and J. Yu, “A Decentralized Power Allocation Strategy for Dynamically Forming Multiple Hybrid Energy Storage Systems Aided With Power Buffer,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 14, no. 3, pp. 1714–1724, 2023, doi: 10.1109/TSTE.2023.3244335. DOI: https://doi.org/10.1109/TSTE.2023.3244335

G. Gateau, M. Cousineau, M. Mannes-Hillesheim, and P. Q. Dung, “Digital decentralized current control for parallel multiphase converter,” Proc. IEEE Int. Conf. Ind. Technol., vol. 2019-Febru, pp. 1761–1766, 2019, doi: 10.1109/ICIT.2019.8755049. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIT.2019.8755049

P. C. Nguyen, Q. D. Phan and D. T. Nguyen, "Implementation Decentralized Space Vector PWM Method for Multilevel Multiphase Converters," in IEEE Access, vol. 12, pp. 20663-20678, 2024, doi: 10.1109/ACCESS.2024.3358204. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3358204

Q. D. Phan et al., “A fast, decentralized, self-aligned carrier method for multicellular converters,” Appl. Sci., vol. 11, no. 1, pp. 1–34, 2021, doi: 10.3390/app11010137. DOI: https://doi.org/10.3390/app11010137

S. Peyghami, H. Mokhtari, and F. Blaabjerg, “Autonomous operation of a hybrid AC/DC microgrid with multiple interlinking converters,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 9, no. 6, pp. 6480–6488, 2018, doi: 10.1109/TSG.2017.2713941. DOI: https://doi.org/10.1109/TSG.2017.2713941

B. Johansson and E. Osterberg, “Algorithms for Large Matrix Multiplications: Assessment of Strassen’s Algorithm,” 2018.

Ó. López, J. Álvarez, J. Doval-Gandoy, F. Freijedo, A. Nogueiras, and C. M. Peñalver, “Multilevel multiphase space vector PWM algorithm applied to three-phase converters,” IECON Proc. (Industrial Electron. Conf., vol. 55, no. 5, pp. 3290–3295, 2008, doi: 10.1109/IECON.2008.4758487. DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2008.4758487

Tải xuống

Đã Xuất bản

2025-11-28

Cách trích dẫn

[1]
Nguyễn Phú Công, Phan Quốc Dũng, và Nguyễn Đình Tuyên, “Kỹ thuật SVPWM cho bộ biến đổi công suất ba pha, đa bậc điều khiển phân tán”, JTE, vol 20, số p.h 04SI(V), tr 13–24, tháng 11 2025.

Số

T. 20 S. 04SI(V) (2025)

Chuyên mục

Bài báo khoa học

Categories

Giấy phép

Bản quyền (c) 2025 Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ Thuật

Giấy phép Creative Commons

Tác phẩm này được cấp phép theo Giấy phép quốc tế Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 .

Bản quyền thuộc về JTE.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC

Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả