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Department of Electrical and Electronic Engineering

Coursework 1: Design and modelling

Deliverables:

1.  Design the  inductor L  required  in order to connect the converter with the grid respecting the maximum ripple ΔI and calculate the resistor R that models the inductor loss

2.  Calculate the inverter voltage needed to inject the rated power into the grid

3.  Build  an  average  Plecs  model  of  the  system,  representing  the  inverter  as  a controllable voltage source. Demonstrate that the calculations done in 2 are correct, showing the average power exchanged with the AC grid

4.  Calculate the transfer function of the plant represented by the converter. The input is the voltage demand to the PWM and the output is the grid current. Show the current control block diagram.

5.  Design,  using  Matlab  “sisotool”,  the  current  control  based  on  a  continuous implementation in the s-domain with the following specifications: Damping factor ζ=0.7, Natural Frequency fo=500Hz (ωo=2*π*500 rad/s)

6.  Implement  the  controller  in  the  average  Plecs  model.  Provide  an  AC  current reference that enables the exchange of a desired active power and zero reactive power. Show that the close loop control can follow the current reference in steady state, commenting on any discrepancies you find. In addition, show the response of the system to the following transients: case A) power step from 0 to P/2 and from P/2 to P and case B) power step from 0 to – P/2 and from -P/2 to – P and discuss how it relates with the expected closed loop performances.

Hint: make sure you design a simple block the receives the desired AC power reference and generates the required AC current reference

7.  Design the DC link capacitor in order to achieve the desired voltage ripple at rated power P

8.  Calculate the transfer function of the plant represented by the converter. The input is AC power reference and the output is the square of the DC voltage. Show the voltage control diagram.

9.  Simulate the DC voltage control with a Plecs block diagram implementation and show voltage transients. Show the overall voltage plus current control diagram and simulations.