Year 2018, Volume 7, Issue 2, Pages 349 - 360 2018-12-28

A new controller based on PQ for single phase bridgeless buck PFC converters
Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici

Yasemin ÖNAL [1]

21 140

The abstract of the manuscript will write this section as English. When nonlinear loads are connected to energy systems, they decrease the power quality of the grid. Therefore, There is a need to improve the total harmonic distortion (THD) as well as the power factor (PF). In this study, a new controller based on PQ power theory is presented for single-phase bridgeless buck power factor correction (DPFC) converters to improve the THD as well as the PF of the energy systems. In bridgeless BPFC converters, the input bridge rectifier is removed to reduce complexity and increase overall efficiency. In the proposed PQ based controller, the reference current signal is obtained by using the active and reactive powers. The reference current signal is used in the current control loop to generate PWM switching signals. The performance of the proposed controller is verified using the PSIM circuit simulation for a 100W BPFC converter. The proposed controller is found to be quite successful in terms of the improvement of THD and PF in single phase systems according to the transient and steady state performance.

Doğrusal olmayan yükler enerji sistemlerine bağlandıklarında şebekenin güç kalitesini bozmaktadırlar. Bu yüzden enerji sistemlerinde güç faktörünün (GF) yanı sıra toplam harmonik bozulmasınında (THB) iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada enerji sistemlerinde THB'nin yanı sıra GF'yi geliştirmede kullanılan tek faz köprüsüz düşürücü güç faktörü düzeltme (DGFD) konvertörleri için PQ güç teorisine dayalı yeni bir denetleyici önerilmektedir. Köprüsüz DGFD konvertörlerde, girişte bulunan köprü doğrultucu karmaşıklığı azaltmak ve genel verimliliği artırmak için ortadan kaldırılmaktadır. Önerilen PQ tabanlı denetleyicide referans akım sinyali anlık aktif ve reaktif güçler kullanılarak elde edilmektedir. Elde edilen referans akım sinyali PWM anahtarlama sinyallerini üretmek için akım kontrol döngüsünde kullanılmaktadır. Önerilen denetleyicinin performansı 100W’lık DGFD konvertör için PSIM programı kullanılarak doğrulanmıştır. Önerilen denetleyici geçici ve kararlı durum performansına göre, tek fazlı sistemlerde THB ve GF'nin geliştirilmesi açısından oldukça başarılı bulunmuştur.

  • 1. Bojoi R. I., Limongi L. R., Roiu D. and Tenconi A. 2011. Enhanced power quality control strategy for single-phase inverters in distributed generation systems, IEEE Trans. Power Electron., 26(3): 789 -806.
  • 2. He J., Li Y. W., Blaabjerg F. and Wang X. 2014. Active harmonic filtering using current-controlled, grid-connected DG units with closed-loop power control, IEEE Trans. Power Electron., 29(2): 642 -653.
  • 3. Marei M I, El-Saadany E F, Salama M M A. 2002, Flexible distributed generation: (FDG), Power Engineering Society Summer Meeting, IEEE, 1:49-53.
  • 4. IEC 61000-3-2, 2010, Limits-Limits for Harmonic Current Emissions (Equipment Input Current ≤ 16 A per Phase), EMC Part 3-2.
  • 5. Ohnuma Y., and Itoh J. 2014. A novel single-phase buck PFC AC-DC converter with power decoupling capability using an active buffer, IEEE Trans. Ind. Appl., 50(3):1905-1914.
  • 6. Huber L., Gang L., and Jovanovi´c M. M. 2010. Design-Oriented analysis and performance evaluation of buck PFC front-end, IEEE Trans. Power Electron., 25(1):85–94.
  • 7. Fardoun A. A., Ismail E. H., Khraim N., Sabzali A. J., Al-Saffar M. A. 2014. Bridgeless High Power Factor Buck-Converter Operating in Discontinuous Capacitor Voltage Mode, IEEE Transactions on Industry Applications, 50(5):3457–3467.
  • 8. Hwu K. I., Shieh J. J. and Jiang W. Z. 2017. A new bridgeless buck PFC rectifier, Int. J. Circ. Theor. Appl., 45:707-719.
  • 9. Shin J. W., Cho B. H. 2012. Digitally implemented average current-mode control in discontinuous conduction mode PFC rectifier, IEEE Trans. Power Electron., 27(7):3363-3373.
  • 10. Chen B., Xie Y., Huang F., and Chen J. 2006. A novel single-phase buck PFC converter based on one-cycle control, in Proc. IEEE Power Electron. Motion Control Conf., pp1–5, Shanghai, China.
  • 11. Park J.H., Kim D.J. 2016. Predictive control algorithm including conduction-mode detection for PFC converter, IEEE Transactions On Industrial Electronics, 63(9):5900-5911.
  • 12. Yang S., Meng C., Chiu C., Chang C., Chen K., Lin Y., Lin S., and Tsai T. 2016. A buck power factor correction converter with predictive quadratic sinusoidal current modulation and line voltage reconstruction, IEEE Trans. Ind. Electron. 63(9):5912-5920.
  • 13. Marcos-Pastor A., Vidal-Idiarte E., Cid-pastor A., Martinez-Salamero L. 2016. Interleaved digital power factor correction based on the sliding-mode approach",IEEE Trans. Power Electron., 31(6): 4641-4653.
  • 14. Wang W., Lu D. D.-C. and Chu G. M.-L.2011. Digital control of bridgeless buck PFC converter in discontinuous-input-voltage-mode, Proc. Ann. Conf. IEEE Ind. Electro. Society, 1312-1317.
  • 15. Akagi H., Kanazawa Y., and Nabae A. 1984. Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components, IEEE Trans. Ind. Applicat., 20(3):625 -630.
  • 16. Khadkikar V., Chandra A. and Singh B. N. 2009. Generalised single-phase p-q theory for active power filtering: Simulation and DSP-based experimental investigation, IET Power Electron., 2(1):67-78.
  • 17. Xiong D., Yandong L., Guoning W., Pengju S., Heng Ming T. 2014. Estimation of Synchronization Signal Using Sinusoidal Amplitude Integrator in Synchronous Reference Frame, Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp4925-4931, Pittsburgh, PA, USA.
  • 18. Zeng; Z. Yang J.; Chen S.; Huang J. 2014. Reduced order generalized integrators based selective harmonic compensation current controller for shunt active power filters, Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp1650-1655, Pittsburgh, PA, USA.
  • 19. Soares V., Verdelho P. and Marques G. D. 2000. An instantaneous active and reactive current component method for active filters, IEEE Trans. Power Electron., 15(4):660-669.
  • 20. Grigore V. and Kyyr&auml J. 2000. High power factor rectifier based on buck converter operating in discontinuous capacitor voltage mode”, IEEE Trans. Power Electron., 15(6):1241-1249.
  • 21. Kurian N. S., Mohan F. 2014. Performance Evaluation of Bridgeless High Power factor Buck Front End, International Journal of Engineering Research & Technology, 3(4):224-227.
  • 22. Jang Y. and Jovanovicacute M. M. 2011. Bridgeless high-power-factor buck converter, IEEE Trans. Power Electron., 26(2):602-611.
  • 23. Mohan N., Undeland T. and Robbins W. 1995. Power Electronics: Converters, Applications and Design, Hoboken, NJ. Wiley.
  • 24. Texas Instruments Power Supply Design Seminar. 2010. Design Reviews–Functional Circuit Blocks. Specific Power Topologies, TI Literature Number:SLUP264.
Primary Language tr
Subjects Science
Journal Section Araştırma Makalesi
Authors

Orcid: 0000-0003-0173-0948
Author: Yasemin ÖNAL (Primary Author)
Institution: BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ
Country: Turkey


Bibtex @research article { bitlisfen428480, journal = {Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi}, issn = {2147-3129}, eissn = {2147-3188}, address = {Bitlis Eren University}, year = {2018}, volume = {7}, pages = {349 - 360}, doi = {10.17798/bitlisfen.428480}, title = {Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici}, key = {cite}, author = {ÖNAL, Yasemin} }
APA ÖNAL, Y . (2018). Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7 (2), 349-360. DOI: 10.17798/bitlisfen.428480
MLA ÖNAL, Y . "Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 7 (2018): 349-360 <http://dergipark.org.tr/bitlisfen/issue/41777/428480>
Chicago ÖNAL, Y . "Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 7 (2018): 349-360
RIS TY - JOUR T1 - Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici AU - Yasemin ÖNAL Y1 - 2018 PY - 2018 N1 - doi: 10.17798/bitlisfen.428480 DO - 10.17798/bitlisfen.428480 T2 - Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 349 EP - 360 VL - 7 IS - 2 SN - 2147-3129-2147-3188 M3 - doi: 10.17798/bitlisfen.428480 UR - https://doi.org/10.17798/bitlisfen.428480 Y2 - 2018 ER -
EndNote %0 Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici %A Yasemin ÖNAL %T Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici %D 2018 %J Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi %P 2147-3129-2147-3188 %V 7 %N 2 %R doi: 10.17798/bitlisfen.428480 %U 10.17798/bitlisfen.428480
ISNAD ÖNAL, Yasemin . "Tek fazlı köprüsüz düşürücü GFD konvertörleri için PQ tabanlı yeni bir denetleyici". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 7 / 2 (December 2018): 349-360. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.428480