关键字 |
| 三相感应电动机、太阳能、提高转炉,三相逆变器,正弦脉宽调制技术。 |
介绍 |
| 能源已成为一个重要和基本的一个国家的经济发展所需的基础设施。能源安全是必不可少的经济持续增长。关心环境,由于过度使用化石燃料,导致显著的全球努力利用替代能源资源。可再生能源资源,如太阳能、风能、生物能、地热等环境友好和常年在自然界中[1]。太阳能是一个权力的主要来源。其潜在的1780亿MW世界需求的20000倍。到目前为止,无法大规模开发,因为大空间的要求,在恒定速率可用能量的不确定性,由于云,风、霾等。利用太阳能是印度的重视,因为它位于该地区的气候温度在阳光充裕的世界的一个主要部分。 |
| 太阳能的应用,享受今天的成功大部分是太阳能热水、太阳能炊具,食品制冷、太阳能炉和太阳能光伏(PV)细胞。在这个工作中,太阳能光伏电池,可用于太阳能直接转化为电能抽水农业目的主要集中在农村。光伏系统中的能量转换为应用程序在水泵系统是图1所示。它允许生成太阳能电力交付到负载在我们的例子中电动泵。它由太阳能电池阵列、DCDC变换器、电池存储、逆变器和负载。太阳能电池阵列可能跟踪数组或固定数组。跟踪数组的定义是一个总是保持机械垂直于sun-array线一直这样截获最大的隔离。一个固定数组通常是面向西部和东部在倾斜一个角度约等于站点的纬度。固定的数组是机械比跟踪简单数组。可以视为DC直流-直流变换器相当于一个AC变压器匝比连续变量。因为太阳能电池阵列的输出非常少,提高监管机构用于增加输出电压水平。 Figure 1 shows the block diagram of the solar based water pump. The Boost regulator provides an output voltage which is less than or greater than the input voltage[7]. The input current of this regulator is continuous. It has low switching losses and has high efficiency. The solar generated electric energy may be stored in the battery storage. It provides continuous power supply to the load without interruption. Inverter is a solid state circuit which converts the battery bus voltage into AC of required frequency and phase to match that needed to integrate with the utility grid or to a frequency sensitive load like AC motors[10]. The configurations of inverters are 120 degree conduction mode and 180 degree conduction mode. Among these two configurations, the inverter with 180 degree conduction mode is used to get its own technical advantages. |
直流-直流转换器(提高) |
| 提高转换器是一种特定类型的直流-直流电力电子变换器的目标是有效地加强直流电压脉动最小的一个更高的水平。 |
| 提升是一个受欢迎的non-isolated功率级拓扑,有时被称为一个升压功率级。电源设计师选择提高功率级,因为所需的输出总是高于输入电压。提高功率级的输入电流是连续的,或者non-pulsating,因为输出二极管进行只有在开关周期的一部分。输出电容器供应整个负载电流的开关周期。图2显示了一个简化的示意图的提高功率级。电感L和C电容器构成有效的输出滤波器。电阻器RLoad代表负载电源的输出。 |
| 答:电路操作: |
| 电路简化,定性的方法来可视化操作考虑电感储能元件。在西南时,能量被添加到电感器。SW是关闭时,电感器和输入电压源提供能量输出电容器和负载。输出电压控制通过设置在西南。例如,通过增加西南,交付给电感的能量增加。然后更多的能量传递到输出在西南的关机时间导致输出电压的增加。当开关在时间DT,开关进行,电感储存能量。这导致积极的感应电压。这个电压使电感电流线性增加。图3显示了一个简化的示意图的boost变换器。 |
| 当开关关闭时,由于电感储能,输入电源电压和能量存储在电感增加并且传输到负载。这个电流流过二极管,时间持续时间(一维)T直到开关打开。图4显示了一个简化的boost变换器在断时间的示意图。因此,变频器及其控制设计应该基于两种模式的操作。然而,对于这门课我们只考虑CCM中的直流-直流转换器操作。图5显示了boost变换器的典型波形。 |
三相逆变器控制方案 |
| 一个逆变器是将直流转换电路交流消息来源。逆变器被用于广泛的应用程序从小型电源计算机转向大型电力应用运输散装力量。这使得它们非常适合当你需要使用交流电源的工具或设备。 |
| 功率逆变器产生三种不同类型的波输出: |
| •方波 |
| •修改方波(修改正弦波) |
| •纯正弦波(真正弦波) |
| 在光伏系统中,使用DC / AC逆变器转换功率源的开关直流输入电压在一个预先确定的序列产生交流电压输出。三相逆变器的等效电路如下所示。6个开关,打开或关闭获得正弦输出。脉冲宽度调制是一种技术,作为一种减少逆变器电路谐波含量。太阳能发电机的感应电动机的供给需要使用一个逆变器将直流电压转换成三相交流系统频率和电压与变量。有两种基本类型的forced-commutated逆变器:电流源逆变器和电压源逆变器。这一章是专注于三相逆变器的详细研究和建模作为变频器调制正弦脉宽调制(SPWM)。 |
| 答:180度模式电压源逆变器: |
| 从光伏阵列获得的直流电压转换为交流电压与逆变器的帮助。一个电压源逆变器提供了一个电压电动机终端公司联系。当负载电流调整本身根据电机的阻抗。six-step180学位模式下逆变器是用来获得一个三相电压输出直流源。只使用六步逆变器背后的主要原因是降低切换损失自相电压在这种情况下是一个六波。三相电压源逆变器的组合三个单相桥电路。基本三相逆变桥的简化图如图6所示。有二极管反平行的除了主电源设备。这些二极管称为返回当前或反馈二极管。它提供了另一种路径电感电流。 |
| 获得六变频器的三相交流电流,六门控信号需要被应用到六开关逆变器。控制信号的波形H1, H3和H5如图6所示。H1, H3, H5 3阶段对称开关函数相移120°。产生跨三相负载对称三相电压的设备开启180°。每个逆变器的开关信号的腿而流离失所的120°的相邻腿。切换信号S1和S4是赠送的,相同的S3和S6, S5和S2。切换序列将S1S2S3、S2S3S4 S3S4S5, S4S5S6, S5S6S1, S6S1S2, S1S2S3…正序。序列将扭转负相序。中性的线电压范代表了逆变器的六个步骤。Vbn Vcn有相同的波形和相移120°。 Each switch is turned ON for 180°. The switches S1 and S4, which belong to the leftmost inverter leg, produce the output voltage for phase A. The switching signals for the switches in the middle leg, S3 and S6 for phase B, and are delayed by 120° from those for S1 and S4 respectively for a positive sequence. Similarly, for the same phase sequence, the switching signals for switches S5 and S2 are delayed from the switching signals for S3 and S6 by 120°.During step1, 0 ≤ ωt < 60, IGBT5, IGBT6 and IGBT1 are conducting, Thus, current |
 |
| 它被称为“六步逆变器”,因为有六个“步骤”线中性(阶段)电压波形如图3.2所示。六个步骤逆变器,输出电流没有谐波3和3的倍数秩序。 |
| b .控制方案 |
| 所有脉冲的宽度相同的多个脉冲宽度调制,但每个脉冲的宽度是不同比例的振幅的正弦波评估中心相同的脉冲。失真度和低阶谐波明显减少。产生的控制信号通过比较一个正弦参考信号与三角载波频率Fc。参考信号的频率Fr决定逆变器的输出频率和峰值振幅Ar,控制调制指数M, rms输出电压签证官。每半周期脉冲的数量取决于载波频率。在sine-triangle三相PWM逆变器,三个正弦参考电压波形在每个阶段相比,相同的三角载波。three-reference电压相距120°。 |
 |
 |
 |
| 通过这种方法,开关S1是当三角载波小于和S4。输出电压等于直流。这一原则同样适用于其他转换器的腿。总结的原则: |
 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
| 三角正弦脉宽调制的幅度调制比马(或指标)的定义 |
 |
| Vtria:三角载波的振幅峰值,Vref:正弦参考信号的振幅峰值的频率三角波形fpwm是逆变器的频率。引用的频率基本输出频率。相间电压均方根值获得的基本频率 |
| 乘法的基本线中性基频与√3 /√2图7显示了波形正弦三角和基准电压的比较。 |
| 应该更高的开关频率降低的谐波输出。因此,那么将使用滤波器谐波。然而,开关损耗增加开关频率成比例。在光伏系统中,直流电压,提高变换器的输出是逆变器的输入。一个控制器应该实现为了保持恒定的直流电压。此外,参考电压决定所需的输出频率和振幅。 |
仿真结果 |
| 上面显示仿真软件配置包括促进监管机构,三相逆变器和感应电动机。为简化功率级与最小数量的组件和实现最佳性能,提高监管机构是优先于其他监管机构。 |
| 提高监管机构在这里用于提高操作模型。太阳能电池的直流电压收到了所需的水平,然后输入三相逆变器。fig.9显示模拟的输出的波形的结合促进监管机构,逆变器和感应电动机。收到太阳能电池的电压是50 - 150 v直流美联储提高监管机构。提高监管机构的输出电压是250 v直流逆变器的输入。感应电动机接收415 v ac逆变器的操作的泵连接。前两个模拟输出显示电压和电流。接下来的两个波形变化的扭矩和速度对时间。系统达到每分钟1500转的速度为0.15秒。 |
| 在这个仿真,提高变换器的输出连接到三相逆变器。PI控制器仍然跟踪光伏阵列的最大电压。载波频率设定在20 kHz和参考频率设定在50 Hz正弦脉宽调制技术。三相逆变器提供了一个三相负载电流。图11显示了一个正弦加载当前阶段。光伏系统产生的直流电压转换为交流电流负载。 |
| 图10显示了仿真软件的模型提出的变换器。反演提高转换器的输出直流电压为交流通过使用三相逆变器控制的正弦脉宽调制技术。直流电压反向到交流与参考频率相同的大小。 |
| 很明显从下面的图,感应电动机的速度是恒定的,没有任何振动。感应电动机由v-f控制技术控制。感应电动机的速度依赖于电源电压的频率。电源电压保持恒定的频率使用变频调速技术。感应电动机的转矩成正比的电压供应。供应电压是光伏来源依赖太阳能照射。提高转炉不断试图在这一过程中保持恒定电压下降的电源电压峰值。由于下降和峰值有一些振荡或稳定状态的波动感应电动机的转矩。但在瞬态振荡是由于定子和转子的参数。由于高电机电感,瞬态持续时间即, the machine took longer time to achieve its steady state speed, torque and current. The torque oscillations depicted in Fig 12 are based on the irradiation levels shown in Fig 12. The change in irradiation levels are in steps. However, in actual situation the change in irradiation levels happens at certain time intervals and hence the magnitude of torque oscillations is in not high as depicted in Fig 12. A higher torque oscillation if matched with the natural frequency may mechanically affect the rotor of the motor. Since the motor is only used for water pumping applications this effect is not considered as a contrast to a turbogenerator in a power plant. Due to low rotor resistance, the machine started with higher jerks, i.e., the fluctuations in |
| 瞬态时间更多。定子电阻必须保持尽可能低,因为稳态时间增加以及机器开始与更多的混蛋。 |
| 从上面的图12可以看出在两个不同的太阳能辐射水平。,800W/m2 and 1000W/m2 boost converter voltage is same in both cases but PV voltage is different. But the induction motor output parameters speed, torque, stator and rotor currents are didn’t change. |
结论 |
| 本文简单的光伏系统的研究已经提出。从光伏理论,与一群太阳能光伏阵列辐射水平,直流-直流提升转换器把一个变量直流电压相应的太阳能辐射水平的乐队为一个常数高直流电压,然后反转这个直流电压为三相交流电压使用三相逆变器控制的SPWM技术设计。供应三相感应电动机及其性能进行了分析。最后,系统模拟与仿真软件MATLAB。首先,光伏阵列的仿真表明,该仿真模型是准确确定何时辐照度不同,光伏阵列的输出电压和电流变化。然后,直流-直流提高变换器的仿真表明,输出电压是恒定不论输入变化如上图所示。逆变器的仿真模拟模型是准确的,因为大小的交流50 hz频率相同直流供应感应电动机,其性能分析了通过改变定子和转子参数减少稳态时间和振动电机的转矩。 |
表乍一看 |
 |
| 表1 |
|
|
数据乍一看 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
 |
 |
 |
 |
 |
| 图6 |
图7 |
图8 |
图9.1 |
图10 |
 |
 |
 |
| 图10.1 |
图11 |
图12 |
|
|
引用 |
- 马里兰州NafisaBinteYousuf, Khosru m·萨利姆RafidHaider RajinAlam,法蒂玛Binte齐亚三相感应电动机控制器的“发展太阳能水泵“IEEE反式。电力电子。,24卷,不。5、2009年5月,页1198 - 1208。
- 拉希德,穆罕默德H。,Power Electronics-circuits, designs and applications. 2007.
- BenlarbiK Mokrani L, Nait-Said模糊女士全球光伏抽水系统的优化效率。太阳能77 (2004);203 - 216。
- Betka MoussiA。光电感应电动机泵送系统的性能优化.Renewable能源29 (2004);2167 - 2181。
- ArroufM GhabrourS。建模和仿真的抽水系统由光伏发电机在Matlab / Simulink仿真编程环境。海水淡化209 (2007);23-30。
- NejibHamrouni、MoncefJraidi AdneneCherif .Theoretical和实验分析,光伏水泵系统的行为。太阳能83 (2009),1335 - 1344。
- Bhim辛格PuttaSwamyCL SinghBP。分析和开发一种低成本的永磁无刷直流电动机推动光伏阵列美联储排水系统。太阳能材料和太阳能电池.51 (1998);55 - 67。
- 辛格博士KhanchandaniKB。权力Electronics.2ne版。塔塔麦格劳-希尔出版有限公司,2007年版。
- OdehI, Yohanis YG,诺顿B。扬程的影响、日晒和光伏阵列大小PV抽水系统性能.Solar能源80 (2006);51 - 64。Betka AttaliA。光伏水泵系统的优化基于最优控制理论。太阳能84 (2010);1273 - 1283。Mezghanni D, Andoulsi R,麻美,Dauphin-Tanguy G。光伏系统的键合图建模喂养一个感应电泵。SimulationModelling实践和理论15 (2007);1224 - 1238
|
菜单
