Magnetic arm-switch-based three-phase series-shunt compensated quality AC power supply

This study presents a novel magnetic arm-switch-based integrated magnetic circuit for a three-phase series-shunt compensated uninterruptible power supply (UPS). The magnetic circuit acts as a common interacting field for a number of energy ports, viz., series inverter, shunt inverter, grid and load. The magnetic arm-switching technique ensures equivalent series or shunt connection between the inverters. In normal grid mode (stabiliser mode), the series inverter is used for series voltage correction and the shunt one for current correction. The inverters and the load are effectively connected in parallel when the grid power is not available. These inverters are then used to share the load power. The operation of the inverters in parallel is ensured by the magnetic arm-switching technique. This study also includes modelling of the magnetic circuit. A graphical technique called bond graph is used to model the system. In this model, the magnetic circuit is represented in terms of gyrator-capacitors. Therefore the model is also termed as gyrator-capacitor model. The model is used to extract the dynamic equations that are used to simulate the system using MATLAB/SIMULINK. This study also discusses a synchronously rotating reference frame-based control technique that is used for the control of the series and shunt inverters in different operating modes. Finally, the gyrator-capacitor model is validated by comparing the simulated and experimental results.

Study on ride comfort assessment of multiple occupants using lumped parameter analysis

Growing consumer expectations continue to fuel further advancements in vehicle ride comfort analysis including development of a comprehensive tool capable of aiding the understanding of ride comfort. To date, most of the work on biodynamic responses of human body in the context of ride comfort mainly concentrates on driver or a designated occupant and therefore leaves the scope for further work on ride comfort analysis covering a larger number of occupants with detailed modeling of their body segments. In the present study, governing equations of a 13-DOF (degrees-of-freedom) lumped parameter model (LPM) of a full car with seats (7-DOF without seats) and a 7-DOF occupant model, a linear version of an earlier non-linear occupant model, are presented. One or more occupant models can be coupled with the vehicle model resulting into a maximum of 48-DOF LPM for a car with five occupants. These multi-occupant models can be formulated in a modular manner and solved efficiently using MATLAB/SIMULINK for a given transient road input. The vehicle model and the occupant model are independently verified by favorably comparing computed dynamic responses with published data. A number of cases with different dispositions of occupants in a small car are analyzed using the current modular approach thereby underscoring its potential for efficient ride quality assessment and design of suspension systems.

Active yaw control of a vehicle using a Fuzzy logic algorithm

Yaw rate of a vehicle is highly influenced by the lateral forces generated at the tire contact patch to attain the desired lateral acceleration, and/or by external disturbances resulting from factors such as crosswinds, flat tire or, split-μ braking. The presence of the latter and the insufficiency of the former may lead to undesired yaw motion of a vehicle. This paper proposes a steer-by-wire system based on fuzzy logic as yaw-stability controller for a four-wheeled road vehicle with active front steering. The dynamics governing the yaw behavior of the vehicle has been modeled in MATLAB/Simulink. The fuzzy controller receives the yaw rate error of the vehicle and the steering signal given by the driver as inputs and generates an additional steering angle as output which provides the corrective yaw moment. The results of simulations with various drive input signals show that the yaw stability controller using fuzzy logic proposed in the current study has a good performance in situations involving unexpected yaw motion. The yaw rate errors of a vehicle having the proposed controller are notably smaller than an uncontrolled vehicle's, and the vehicle having the yaw stability controller recovers lateral distance and desired yaw rate more quickly than the uncontrolled vehicle.

A 5th and 7th Order Harmonic Suppression Scheme for Open-end Winding Asymmetrical Six-phase IM Drive Using Capacitor-fed Inverter

Voltage source inverter (VSI) fed six-phase induction motor drives have high 6n +/- 1; n = odd order harmonic currents, due to absence of back emf for these currents. To suppress these harmonic currents, either bulky inductive harmonic filters or complex pulse width modulation (PWM) techniques have to be used. This paper proposes a simple harmonic elimination scheme using capacitor fed inverters, for an asymmetrical six-phase induction motor VSI fed drive. Two three phase inverters fed from a single capacitor is used on the open-end side of the motor, to suppress 6n +/- 1; n = odd order harmonics. A PWM scheme that can suppress the harmonics, as well as balance the capacitor voltage is also proposed. The capacitor fed inverters are switched so that the fundamental voltage is not affected. The proposed scheme is verified using MATLAB Simulink simulation at different speeds. The effectiveness of the scheme is demonstrated by comparing the results with those obtained by disabling the capacitor fed inverters. Experimental results are also provided to validate the functionality of the proposed controller.

On-line Estimation of Fundamental and Ripple Components of Line Currents in a Voltage-Source Inverter Operated at Low Switching Frequency

High-power voltage-source inverters (VSI) are often switched at low frequencies due to switching loss constraints. Numerous low-switching-frequency PWM techniques have been reported, which are quite successful in reducing the total harmonic distortion under open-loop conditions at such low operating frequencies. However, the line current still contains low-frequency components (though of reduced amplitudes), which are fed back to the current loop controller during closed-loop operation. Since the harmonic frequencies are quite low and are not much higher than the bandwidth of the current loop, these are amplified by the current controller, causing oscillations and instability. Hence, only the fundamental current should be fed back. Filtering out these harmonics from the measured current (before feeding back) leads to phase shift and attenuation of the fundamental component, while not eliminating the harmonics totally. This paper proposes a method for on-line extraction of the fundamental current in induction motor drives, modulated with low-switching-frequency PWM. The proposed method is validated through simulations on MATLAB/Simulink. Further, the proposed algorithm is implemented on Cyclone FPGA based controller board. Experimental results are presented for an R-L load.

Teknologia Elektrikoa I. Laborategiko praktikak

Helburuak: Teknologia Elektrikoa I ikasgaiko edukin teorikoei buruzko laborategiko praktikak burutzea. Norentzat: Teknologia Elektrikoa I ikasgaiko ikasleentzat.

Design, analysis and implementation of a versatile low level radio frequency system for accelerating cavities

179 p.

Kontrol esparruan ikasketa eta garapenerako oinarrizko ingurune praktiko, ireki eta askea

Embedded system design (VHDL description) based on Xilinx's Spartan3E Development Kit to perform real-time PID control and monitoring of DC motors.

“Steer-by-wire” software garapena

[EU]Proiektu honek automobilen antzinako direkzio sistemak ordezkatuko dituen steer-by-wire-ren inplementazioa deskribatuko du, software-aren garapena, hain zuzen. Lan hau garatzeko, ezinbestekoa izango da orain arte egindako lanen bilketa eta azterketa egitea, baita nolako zailtasunak, arriskuak egongo diren eta posiblea izango litzatekeen etorkizun batean teknologia hau instalatzea. Programazio, mekanika eta automatika ezagutzaren bidez teknologia berri hau ordenagailu batean simulatuko da eta orain arte erabili izan diren teknologiekin alderatuko dira, ateratako emaitzekin ondorio nabarmenak ezarriz. Programazio eta simulaziorako “Labview” eta “Matlab-Simulink” software-ak erabiliko dira, beharrezkoak diren tresnen ezagutzak aurretik lortuz.

Control de frecuencia en parques eólicos.

[ES]de generación convencional basada en grandes centrales de generación térmica por lo que es necesaria la contribución de este tipo de generación en el mantenimiento de las magnitudes básicas del sistema. El objetivo del T.F.G, será analizar el impacto de la generación eólica en la frecuencia del sistema, así como las diferentes propuestas para que este tipo de generación participe en el control de frecuencia. En primer lugar se describen los aspectos técnicos de la generación eólica. A continuación se analiza el control de frecuencia y se examinan diferentes mecanismos de contribución de la generación eólica al control de frecuencia. Finalmente se realizará un ejemplo práctico mediante el programa de simulación Matlab/Simulink con objeto de analizar de forma simplificada el comportamiento de control de frecuencia en sistemas eléctricos con generación eólica.

Sistema inteligente com entrada e saída remota sem fio.

Este trabalho avalia o desempenho de um controlador fuzzy (tipo Takagi-Sugeno-Kang) quando, utilizando tecnologia sem fio para conectar as entradas e a saída do controlador aos sensores/atuadores, sofre perda das informações destes canais, resultado de perdas de pacotes. Tipicamente são utilizados controladores PID nas malhas de controle. Assim, o estudo realizado compara os resultados obtidos com os controladores fuzzy com os resultados dos controladores PID. Além disso, o trabalho visa estudar o comportamento deste controlador implementado em uma arquitetura microprocessada utilizando números inteiros nos cálculos, interpolação com segmentos de reta para as funções de pertinência da entrada e singletons nas funções de pertinência da saída. Para esse estudo foi utilizado, num ambiente Matlab/Simulink, um controlador fuzzy e o aplicativo True Time para simular o ambiente sem fio. Desenvolvido pelo Departamento de Controle Automático da Universidade de Lund, o True Time é baseado no Matlab/Simulink e fornece todas as ferramentas necessárias para a criação de um ambiente de rede (com e sem fio) virtual. Dado o paradigma de que quanto maior for a utilização do canal, maior a degradação do mesmo, é avaliado o comportamento do sistema de controle e uma proposta para diminuir o impacto da perda de pacotes no controle do sistema, bem como o impacto da variação das características internas da planta e da arquitetura utilizada na rede. Inicialmente são realizados ensaios utilizando-se o controlador fuzzy virtual (Simulink) e, posteriormente, o controlador implementado com dsPIC. Ao final, é apresentado um resumo desses ensaios e a comprovação dos bons resultados obtidos com um controlador fuzzy numa malha de controle utilizando uma rede na entrada e na saída do controlador.

Estudo Comparativo de Controladores Fuzzy Aplicados a um Sistema Solar Fotovoltaico.

Neste trabalho apresenta-se o modelo de um controlador baseado em Lógica Fuzzy para um sistema de energia baseado em fonte renovável solar fotovoltaica (photovoltaic - PV) multi-string em operação isolada, para o aproveitamento da máxima potência desta fonte. O sistema é composto por painéis solares, conversor CC-CC tipo elevador de tensão (boost), armazenamento por banco de baterias, inversor trifásico e carga trifásica variável. O sistema fotovoltaico foi modelado no MATLAB/Simulink de forma a representar a curva característica V-I do módulo PV, e que é baseado nos dados disponíveis em data-sheets de painéis fotovoltaicos comerciais. Outros estudos de natureza elétrica tais como o cálculo dos valores eficazes das correntes no conversor CC-CC, para avaliação das perdas, indispensáveis para o dimensionamento de componentes eletrônicos, foram realizados. O método tradicional Perturb and Observe de rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking MPPT) de painéis foi testado e comparado com métodos que usam a Lógica Fuzzy. Devido ao seu desempenho, foi adotado o método Fuzzy que realiza o MPPT por inferência do ciclo de trabalho de um modulador por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) através da variação da potência pela variação da corrente do painel solar. O modelo Fuzzy adotado neste trabalho foi testado com sucesso. Os resultados mostraram que ele pode ser robusto e atende à aplicação proposta. Segundo alguns testes realizados, este controlador pode realizar o MPPT de um sistema PV na configuração multi-string onde alguns arranjos fotovoltaicos são usados. Inclusive, este controle pode ser facilmente adaptado para realizar o MPPT de outras fontes de energia baseados no mesmo princípio de controle, como é o caso do aerogerador.

Sistemas inteligentes adaptativos aplicados a um robô auto-equilibrante de duas rodas.

Com o avanço no desenvolvimento e utilização de veículos e robôs autoequilibrantes, faz-se necessário a investigação de controladores capazes de atender os diversos desafios relacionados à utilização desses sistemas. Neste trabalho foi estudado o controle de equilíbrio e posição de um robô auto-equilibrante de duas rodas. O interesse particular nesta aplicação vem da sua estrutura e da riqueza de sua dinâmica física. Por ser um problema complexo e não trivial há grande interesse em avaliar os controladores inteligentes. A primeira parte da dissertação aborda o desenvolvimento de um controle clássico do tipo PID, para em seguida ser comparado com a implementação de dois tipos de controladores inteligentes: On-line Neuro Fuzzy Control (ONFC) e Proportional-Integral-Derivative Neural-Network (PIDNN). Também é apresentada a implementação dos controladores em uma plataforma de hardware, utilizando o kit LEGO Mindstorm, e numa plataforma de simulação utilizando o MATLAB-Simulink. Em seguida, dois estudos de casos são desenvolvidos visando comparar o desempenho dos controladores. O primeiro caso avalia o controle de equilíbrio e posição do robô auto-equilibrante de duas rodas sobre um terreno plano tendo como interesse observar o desempenho intrínseco do sistema sob ausência de fatores externos. O segundo caso estuda o controle de equilíbrio e posição do robô em terrenos irregulares visando investigar a resposta do sistema sob influência de condições adversas em seu ambiente. Finalmente, o desempenho de cada um dos controladores desenvolvidos é discutido, verificando-se resultados competitivos no controle do robô auto-equilibrante de duas rodas.

Proposta de um otimizador para rastreamento do ponto de máxima potência de um conjunto de painéis solares conectados em um sistema híbrido de energia.

Este trabalho apresenta o projeto e os algoritmos de controle, de um sistema de geração de energia híbrido. Este sistema é formado por conversores de potência conectados em Back-to-Back associados a um arranjo solar fotovoltaico, que por sua vez é conectado no lado CC dos conversores. Em relação ao sistema de geração fotovoltaico, a contribuição consiste no desenvolvimento de cinco algoritmos para determinar o ponto de máxima potência (MPP) do arranjo fotovoltaico. O primeiro algoritmo consiste em uma versão modificada do algoritmo de Perturbar e Observar (PeO); o segundo algoritmo proposto é baseado no método do gradiente (MG); e o terceiro é baseado na otimização do MG (MGO). Porém, são desenvolvidos algoritmos híbridos que combinam rede neural com o método PeO, e rede neural com o algoritmo MGO. O sistema foi desenvolvido e simulado utilizando o Matlab/Simulink, e os resultados de simulação são apresentados com objetivo da avaliar o comportamento do sistema e a resposta dos diferentes algoritmos. Esta resposta foi avaliada para condições transitórias e de regime permanente, considerando diferentes requisitos de consumo na carga, irradiância e temperatura.

Transient thermal analysis of power devices based on Fourier-series thermal model

A new thermal model based on Fourier series expansion method has been presented for dynamic thermal analysis on power devices. The thermal model based on the Fourier series method has been programmed in MATLAB SIMULINK and integrated with a physics-based electrical model previously reported. The model was verified for accuracy using a two-dimensional Fourier model and a two-dimensional finite difference model for comparison. To validate this thermal model, experiments using a 600V 50A IGBT module switching an inductive load, has been completed under high frequency operation. The result of the thermal measurement shows an excellent match with the simulated temperature variations and temperature time-response within the power module. ©2008 IEEE.