Line-Frequency Phase-Controlled Rectifiers with Adaptive Digital Controllers
Abstract
This article deals with the influence of the PI controller linear gain scheduling on the dynamic characteristics of the line-frequency phase-controlled rectifier. The examined device has digital control electronics of the DRI 07B type, based on the Intel 80C196 microcontroller. The realized adaptive PI controllers utilize wide variations of the current gain (Kp), decreasing linearly in proportion to the increase of the rectifier output current in the area of the discontinuous currents. Reaching the threshold of the rectifier’s discontinuous current, the current gain of the PI voltage controller remains constant. Beside the improvement of the thyristor rectifier’s static stability during operation with small output currents, implementation of the adaptive PI control also led to improvement of the voltage controller response in the case of load disturbance in the range of 13–90% of the nominal rectifier output current. Transfer functions were analyzed for specific parts of the phase-controlled rectifier DRI 110-100 having nominal output parameters of 116 V and 100 A. The values of the relative damping and root locus were analyzed in detail.
References
В. Вукић, “Тиристорски исправљач управљан програмабилним логичким контролером са модуларним чоперским излазним степеном”, Зборник радова, Електротехнички институт „Никола Тесла”, Књига 19, стр. 85-92, 2008.-2009.
В. Вукић, Р. Проле и Д. Јевтић, “Ново постројење са тиристорским исправљачима и разводом једносмерне струје за напајање хидроелектране”, Зборник радова, Електротехнички институт „Никола Тесла”, Књига 20, стр. 143-156, 2010.
В. Вукић, “Тиристорски исправљачи са дигиталним регулаторима заснованим на микроконтролеру 80С196 за системе беспрекидног напајања”, Зборник радова, Електротехнички институт „Никола Тесла”, Књига 21, стр. 139-155, 2011.
В. Вукић, “Енергетска ефикасност и дигитална комуникација фазно регулисаних исправљача за индустријске системе беспрекидног напајања”, Пољопривредна техника, Година XXXVI, бр. 3, стр. 19-28, 2011.
K. Abdennadher, P. Venet, G. Rojat, J. M. Rétif, and C. Rosset, “A Real-Time Predictive-Maintenance System of Aluminum Electrolytic Capacitors Used in Uninterrupted Power Supplies”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 4, pp. 1644-1652, 2010.
V. Đ. Vukić, “Upgrade of thyristor rectifiers in a thermal power plant “Nikola Tesla A”,” in Proc. Conf. Power Plants 2012 (Zlatibor, Serbia, October 30-November 2, 2012), pp. 372-381.
K. J. Åström and B. Wittenmark, Adaptive Control, 2nd ed. Menlo Park, CA: Addison-Wesley, 1995.
N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, Power Electronics – Converters, Applications, and Design, 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 1995.
K. M. Passino and S. Yurkovich, Fuzzy Control. Menlo Park, CA: Addison-Wesley-Longman, 1998.
T. Hägglund and K. J. Åström, “Revisiting the Ziegler-Nichols tuning rules for PI control”, Asian Journal of Control, vol. 4, no. 4, pp. 364-380, 2002.
K. J. Åström and T. Hägglund, “The future of PID control”, Control Engineering Practice, vol. 9, 1163-1175, 2001.
K. J. Åström and T. Hägglund, PID Controllers – Theory, Design, and Tuning, 2nd ed. Research Triangle Park, NC: Instrument Society of America, 1995.
K. J. Åström and B. Wittenmark, Computer-Controlled Systems - Theory and Design, 3rd ed. New Jersey: Prentice Hall, 1997.
M. Jaнковић, Ђ. Стојић и J. Бебић, „Приказ реализације модуларног исправљачког степена СБН-а на бази микроконтролера 80535”, на конф. VIII симпозијум „Енергетска електроника”, (Нови Сад, Србија, 27. – 29. септембар 1995), стр. 599 - 606.
C. L. Philips and R. D. Harbor, Feedback Control Systems. New Jersey: Prentice Hall International, 1996.
M. Maтаушек, Регулација (предавања). Бeoгрaд: Електротехнички факултет Универзитета у Београду, 1997.
С. Љ. Тешић и Д. М. Васиљевић, Основи електронике. Београд: Гроскњига, 1995.