Controller for compensation of unbalance and harmonic distortion in an UPS inverter.

Abstract

"En este trabajo se propone un controlador basado en técnicas de control adaptable para una fuente ininterrumpida de voltaje (UPS). El controlador propuesto está basado en la medida de una corriente combinada usando un mismo sensor tipo dona para tal efecto. Esta última se forma a partir de una combinación lineal de las corrientes de capacitor y carga. El propósito de utilizar esta corriente combinada es, por una parte, obtener un comportamiento muy similar al obtenido con un controlador basado en la corriente de capacitor y por otra parte, poder obtener fácilmente un estimado de la corriente de inductor para propósitos de seguridad. El controlador propuesto es capaz de compensar el desbalance y distorsión armónica en la carga a pesar de que esta sea de naturaleza no lineal. Técnicas de control adaptable son utilizadas para compensar las perturbaciones en los parámetros del sistema. Gracias a una sencilla transformación, el controlador propuesto tiene una forma muy similar a la de un controlador convencional, solo que este incluye un banco de filtros resonantes, los cuales confirman el Principio del Modelo Interno. El controlador propuesto está basado en descripciones en el dominio de la frecuencia de perturbaciones periódicas, es decir, incluye ambas componentes simétricas, llamadas secuencias positiva y negativa, de esta manera se puede trabajar bajo condiciones de desbalance. Como consecuencia, el controlador propuesto compensa un grupo seleccionado de componentes armónicos. En este trabajo se propone además, un estimador muy sencillo obtenido en términos de la corriente combinada y de la corriente desconocida de capacitor, debido a que la corriente combinada contiene información de la corriente de carga, el estimador propuesto responde de manera inmediata en caso de que una condición de sobre corriente se presente en la carga."

"In this thesis the control of an uninterruptible power supply (UPS) is investigated using a combined measurement of capacitor and load currents in the same current sensor arrangement. The purpose of this combined measurement is, reaching a similar performance as that obtained in a capacitor current based controller, and obtain an estimate of the inductor current for security purposes. A controller based on the combined current measurement is proposed to compensate for unbalance and harmonic distortion on the load. Adaptation is included to cope with uncertainties in the parameters of the system. It is shown that after transformations, the proposed controller gets a simple and practical form that includes a bank of resonant filters which is in agreement with the internal model principle. The controller is based on a frequency domain description of the periodic disturbances, which include both symmetric components, namely, the negative and positive sequence, thus, allowing the treatment under unbalance operation as well. As a consequence, the controller compensates only for a selected group of harmonic components. A simple estimator for the inductor current used for protection purposes only is also proposed. The inductor current estimate is obtained in terms of the combined and the capacitor currents. Since the combined current depends directly on the current load, the estimator responds very fast to an over current in the load."