Loading...

Post-Fault Control of Fault-Tolerant Active Neutral Point Clamped Inverter

Bayat, Yasin | 2024

11 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 56825 (05)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Electrical Engineering
  6. Advisor(s): Zolghadri, Mohammad Reza
  7. Abstract:
  8. The reliability of power converters in various applications, including industrial, military, aerospace, and commercial applications, is of great importance. For this reason, the development of fault-tolerant power converters is crucial from the perspective of system availability and the prevention of adverse consequences. Tolerating various types of faults, maintaining full output capacity after a fault, and cost-effectiveness are the primary challenges for many existing solutions. In this thesis, a fault tolerance solution is presented for a five-level active-neutral-point-clamped converter. The proposed approach enhances fault-tolerant control for the older version of this converter by adding a limited number of inexpensive components. These improvements are implemented with the help of a new control scheme. In the proposed scheme, space vector modulation is used, and by measuring the DC-link voltage and the output voltage and current of the three-phase system, additional switching states are achieved. This allows the converter to continue operating after a fault while reducing the number of output voltage levels. Simulation results conducted on a high-power version of the design demonstrate that the proposed method for the converter can achieve fault tolerance and control performance under open-circuit fault conditions. Moreover, it can maintain its nominal voltage and current even after a fault occurs. Simulation results and practical implementation on a low-power prototype confirm the effectiveness, speed, and efficiency of this proposed fault-tolerant solution in managing and controlling faults
  9. Keywords:
  10. Fault-tolerant Control ; Five-Level Converter ; Discrete Space Vector Modulation ; Active Neutral Point Clamped Converter ; Post Fault Operation

 Digital Object List

 Bookmark

  • مقدمه
    • هدف پژوهش
    • مرور کارهای گذشته
    • طرح کلی روش کنترل بعد از خطا
    • طرح کلی پایان‌نامه
    • جمع‌بندی
  • مبدل پنج سطحی با نقطه نول مهار شده‌ی فعال
    • مقدمه
    • مبدل پنج سطحی با نقطه نول مهار شده‌ی فعال
      • ساختار مبدل پنج سطحی با نقطه نول مهار شده‌ی فعال
      • اصول عملکرد مبدل 5L-ANPC
      • کنترل ولتاژ خازن شناور
    • قابلت انتقال توان فعال
    • راه‌اندازی مبدل 5L-ANPC
      • پر کردن خازن‌ها در یک مدار RC
      • پر کردن خازن با کمک کلیدهای مبدل
    • قابلیت‌ها و مزایا مبدل 5L-ANPC
    • کنترل مبدل 5L-ANPC
      • مدولاسیون پهنای پالس مبتنی بر موج حامل با جابجایی سطح
      • مدولاسیون پهنای پالس مبتنی بر موج حامل با جابجایی فاز
      • مدولاسیون پهنای پالس مبتنی بر بردار فضایی
    • طراحی مبدل ANPC
      • طراحی مبدل ANPC بر حسب تعداد سطوح ولتاژ
    • طراحی و شبیه سازی
    • جمع‌بندی
  • تاثیر انواع خطاهای برروی عملکرد درست مبدل 5L-ANPC
    • مقدمه
    • تاثیر خطای مدار باز کلیدها و دیودهای نیمه‌هادی
      • خطای مدار باز کلید و دیود T1/D1 و T2/D2
      • خطای مدار باز کلید و دیود T3/D3 و T4/D4
      • خطای مدار باز کلید و دیود T5/D5 و T8/D8
      • خطای مدار باز کلید و دیود T6/D6 و T7/D7
    • اهمیت عملکرد مبدل بعد از خطا
    • نتایج شبیه‌سازی تاثیر خطا بر روی مبدل 5L-ANPC
    • جمع‌بندی
  • عملکرد بعد از خطای مدار باز عناصر قدرت در مبدل 5L-ANPC
    • مقدمه
      • راه‌حل بر مبنای اجزای سخت‌افزاری اضافی
      • راه‌حل بر مبنای عدم استفاده از اجزای سخت‌افزاری اضافی
      • بکارگیری حالت‌های ترکیبی
    • کنترل مقاوم بعد از خطای مدار باز مبدل
      • طرح پیشنهادی برای کلیدزنی بعد از خطا
      • کنترل بعد از خطا بدون در نظر گرفتن کلیدهای نیمه‌هادی اضافی
    • نتایج شبیه‌سازی طرح عملکرد مبدل 5L-ANPC بعد از خطای مدار باز
      • کنترل بعد از خطای مدار باز کلید و دیود T1/D1 و T2/D2
      • کنترل بعد از خطای مدار باز کلید و دیود T3/D3 و T4/D4
      • کنترل بعد از خطای مدار باز کلید و دیود T5/D5 و T8/D8
      • کنترل بعد از خطای مدار باز کلید و دیود T6/D6 و T7/D7
      • بررسی نتایج حاصل
    • جمع‌بندی
  • پیاده‌سازی مبدل 5L-ANPC
    • مقدمه
    • انتخاب پردازنده مناسب برای پیاده‌سازی طرح کنترل بعد از خطا
    • پیاده‌سازی طرح کنترل بعد از خطا بر روی میکروکنترلر آرم
    • ساخت مبدل 5L-ANPC
    • پیاده‌سازی عملی
      • پیاده‌سازی کنترل بعد از خطای مدار باز کلید T1/D1 و T2/D2
      • پیاده‌سازی کنترل بعد از خطای مدار باز کلید T3/D3 و T4/D4
      • پیاده‌سازی کنترل بعد از خطای مدار باز کلیدT5/D5 و T8/D8
      • پیاده‌سازی کنترل بعد از خطای مدار باز کلید T6/D6 و T7/D7
    • جمع‌بندی
  • نتیجه‌گیری و پیشنهادات
    • نتیجه‌گیری
    • پیشنهادات
  • مراجع
  • پیوست
    • مثالی از روش مدولاسیون بردار فضایی
...see more