Harmonic domain model of an open-loop controlled PWM converter

An harmonic domain model is developed for open-loop controlled voltage source inverters, which provides the steady-state solution for integer multiples of the fundamental frequency. The convolution of the switching function spectrum with the converter currents and voltages is used to describe the coupling of the AC side and the DC side. The modeling is based on a single phase leg and is extended to a single-phase and a three-phase voltage source inverter, which results in a non-linear algebraic equation system. For open-loop control the switching function is independent of the converter currents and voltages and the model is simplified to a linear equation system. This straightforward and fast model is verified by time domain simulations and experimental results. The modeling can be adapted to systems of coupled converters, which is presented for a back-to-back converter system showing the harmonic interaction of the connected subsystems.

Opracowano model w domenie częstotliwości dla falowników napięcia sterowanych w otwartej pętli, który zapewnia rozwiązanie w stanie ustalonym dla całkowitych wielokrotności częstotliwości podstawowej. Splot spektrum funkcyjnego przełączania z prądami i napięciami przemiennika służy do opisania sprzężenia strony prądu przemiennego i prądu stałego. Modelowanie opiera się na pojedynczej fazie i jest rozszerzone na falownik jednofazowy i trójfazowy, co skutkuje nieliniowym układem równań algebraicznych. W przypadku sterowania w otwartej pętli funkcja przełączania jest niezależna od prądów i napięć przekształtnika, a model jest uproszczony do układu równań liniowych. Ten prosty i szybki model jest weryfikowany przez symulacje w dziedzinie czasu i wyniki eksperymentalne. Modelowanie może być dostosowane do systemów przekształtników sprzężonych, które przedstawiono dla systemu konwertera równoległego pokazującego harmoniczne oddziaływanie połączonych podsystemów.