比较分析VCIMD多脉冲交直流转换器

m . Karthika¹,教授Vijetha印锑²

助理教授,EEE的部门,毗瑟奴理工学院,过w•b西博尔德作品Bhimavaram,印度经销,美联社¹
助理教授,部门EEE毗瑟奴的理工学院,过w•b西博尔德作品Bhimavaram,印度经销,美联社²

文摘

电力电子器件是非线性负载;这些开关设备的非线性性质导致谐波电流注入交流电源的电能质量污染(PQ)在公共连接点(PCC)。这PQ改进是通过使用多脉冲转换器在三相交直流转换器(adc)。提出了多脉冲交直流转换器是基于自耦变压器配置和能够消除ac供应低阶谐波电流。本文描述了不同类型的多脉冲转换器的比较分析在矢量控制感应电动机驱动器(VCIMD)。提出了多脉冲交直流转换器设计并在MATLAB仿真模型。

关键字

自耦变压器,脉冲交直流转换器、无源滤波器、谐波缓解剂,电能质量改善和矢量控制感应电动机驱动(VCIMD)。

介绍

感应电动机的使用增加了在工业应用中由于其提高效率等优点,坚固性、可靠性和低成本。所以对于变速驱动直流电机已经被使用,因为他们灵活的特点[1]。将直流电机的柔性特征合并到一个感应电动机,矢量控制技术已被用于许多行业。各种方法原理的基础上增加脉冲的数量在交直流转换器降低谐波电流[2]。这些方法使用两个或两个以上的转换器一个转换器产生的谐波在哪里取消另一个转换器通过适当的相移[3]。这些自耦变压器基础方案大大减少变压器的尺寸和重量。Autotransformer-based介绍了多脉冲交直流转换器降低总谐波失真(THD)的ac电源电流[4]。提供平等的权力分享二极管之间的桥梁,实现良好的谐波消除、相间变压器需要[5][6]。

提出了多脉冲交直流转换器这些适合改造重新给矢量控制感应电动机驱动(VCIMD) [7]。这提出了多脉冲交直流转换器导致消除5日,7日,11日,13日,17和21次谐波。它导致功率因数统一操作附近驱动器的操作范围宽(THD的ac电源电流总是小于5%。

提出12-PULSE和24脉波交直流转换器的设计

自耦变压器的设计适合这些提出了多脉冲交直流转换器以及降低评级被动调谐滤波器的设计有效的谐波滤波。

提出12-Pulse交直流转换器的设计:

设计12-pulse交直流转换器,我们必须选择主要的两个条件。第一个条件是,两组平衡三相线电压产生,这要么是±15°±30°彼此的阶段。第二这些线电压的大小应该相等导致减少脉动的直流电压输出。仿真软件模型12-pulse交直流转换器为基础提出谐波缓解剂美联储VCIMD图1所示

所需的匝数和相移计算如下。“一个”电压考虑阶段

假设以下组电压:

类似的

使用上面的方程,可以计算K1和K2。这些方程导致K1 = 0.0227 = 0.138和一个自耦变压器所需的相移。的相移电压阶段“a”

因此,自耦变压器使用两个辅助绕组每相。一个相移电压(e.g.V_一个)是利用获得的部分(0.0227)的线电压V_ca和连接的一端一个近似线电压的0.138倍(例如,V_公元前这个水龙头)。

b的设计提出了24脉波交直流转换器:

实现24脉波操作,四组三相电压通过一个角+ 15(转移阶段¢¦)。实现这些所需的匝数不同相之间的相移电压计算如下。

考虑阶段a电压为:

在那里,V是相电压的均方根值。使用以上方程K1, K2, K3, K4可以计算。这些方程导致K1 = 0.005706, K2 = 0.07041, K3 = 0.0508和K4 = 0.196375在自耦变压器所需的相移。24脉波的仿真软件模型交直流转换器为基础提出了谐波缓解剂美联储VCIMD图2所示

阶段转移电压(例如Val)获得利用部分(0.005706)的线电压Vca和连接的一端一个约(0.07041)的线电压(例如Vbc)这个水龙头。因此,自耦变压器绕组常量的值可以用这些已知设计。

矢量控制感应电动机驱动器

间接矢量控制技术在工业applications.Fig很受欢迎。图3显示了MATLAB的间接矢量控制感应电动机驱动(VCIMD)。电源电路由一个前端二极管整流器和PWM逆变器的直流环节的动态制动。hysteresis-band电流控制器使用PWM。速度控制回路产生电流的转矩分量。

速度控制范围的间接矢量控制可以很容易地扩展的医疗站(零速度)磁场削弱地区。在这种情况下,闭环流量控制是必要的。在恒转矩区,流量是恒定的。然而场强减弱地区,通量程序,逆变器总是在PWM模式下运行。在面向转子磁通的参考帧的参考向量_ds(定子电流的通量组件)。

闭环PI速度控制器比较参考速度(ωr *)与电机转速(ωr)并生成参考扭矩T *(在限制到一个合适的值)。定子电流的转矩分量的参考向量智商是PI控制器的输出。这些当前组件(ids智商*和*)转换为固定参考系使用转子磁通角的总和计算转子角和滑动角的值。

这些电流(ids *,智商*)在同步旋转坐标系转换为固定坐标系三个阶段电流(ias *, ibs *, ics *)。这些三相参考电流(ias *, ibs *和ics *)随着感觉到电机电流(ias、肠易激综合症和ics)美联储的PWM电流控制器提供了控制信号的不同开关逆变器开发必要的电压。这些电压被美联储电机开发所需的转矩运行电机在给定速度给定的负载条件下。

结果

提出基于自耦变压器的谐波缓冲因素随着VCIMD模拟演示该变换器系统的性能。交流电源电流THD的满载是30.10%,降低到65.9%在轻载和全负荷的功率因数为0.933,下降到0。816年在轻负荷满载的(20%)。满载的电源电流波形及其谐波频谱6-pulse转换器是图5所示,并表明,ac电源电流THD的30.10%,这些结果显示需要改善电能质量在ac电源使用一些谐波缓冲因素,可以很容易地替换现有的6-pulse转换器。

12-pulse转换器的动态响应提出了谐波缓解剂美联储VCIMD负载扰动图4所示,这些结果显示特性的改进对6-pulse THD和功率因数变换器系统。

满载的电源电流波形及其谐波频谱12-pulse转换器是图6所示,官和显示ac电源电流的4.45%,和获得的功率因数为0.988。

从这些结果,该12-pulse谐波缓解剂能够执行令人满意与功率因数VCIMD总是高于0.98和电源电流小于5%。

然而,在轻载条件下,这些电能质量指标开始减少,这表明,该电源电流(是)总是小于变频器输入电流(Ic),因此,设计无源滤波器的有效性。满载的电源电流波形及其谐波频谱18-pulse转换器是图7所示,显示ac电源电流THD和获得的功率因数为0.982 3.27%。,提出谐波缓解剂运行令人满意地在不同的负载条件下,负载VCIMD是不同的。

满载的电源电流波形及其谐波频谱图8所示,24脉波转换器显示ac电源电流THD和获得的功率因数为0.992 1.12%。,提出谐波缓解剂运行令人满意地在不同的负载条件下,负载VCIMD是不同的。表1显示了不同的电能质量指标的比较分析VCIMD是美联储从6、12、18、24脉波转换器,它显示了电能质量的改善。

从这些结果,提出基于24脉波变换器谐波缓解剂负载变化下表现良好在VCIMD near-unity功率因数和电源电流总是小于5%。

结论

提出了谐波缓冲因素设计,建模,开发变频感应电动机驱动器操作在不同的负载条件下。观察到的性能提出了谐波缓冲因素这些转换器的功能改善电能质量指标在ac电源的电源电流THD,官电源电压、功率因数和波峰因素。

此外,the12-pulse-based谐波缓解剂可用于改造应用负载变化总是高于50提出24脉波交直流转换器结果几乎统一功率因数在驱动器的操作范围宽。因此提出交直流转换器可以轻易替代现有6-pulse转换器没有太多改变现有系统的布局和设备。

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

引用

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