实现低成本的直接转矩控制算法的感应电动机电流传感器没有交流阶段

E.Mageswari¹,Yuvaleela.M²,M.Rajeshwari³,P.Amuthini⁴

助理教授,EEE称,Prathyusha理工学院&管理印度钦奈,Tamilnadu
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文摘

本文提出一种新颖的低成本和简单—重建算法下(IM)三相感应电动机直接转矩控制(DTC)使用获得的信息只有一个并联电阻(低侧开关串联在传统三个步逆变器)。主要目标是开发一种低成本高性能的IM开车。该算法健壮且非常简单。它使用直流电流重构所需的定子电流估计电机磁通和电磁转矩。一个理论概念开发,修改后的长表提出了和当前访问表—5中使用的设计和重建。限制也研究和介绍。给出仿真结果证明该方案的能力复制传统DTC的表演我开车。

关键字

直接转矩控制(DTC),感应电动机(IM),传感器计数减少,单电流传感器。

介绍

直接转矩控制(DTC)的感应电动机在工业应用主要是由于其简单的控制结构在1986年首次引入。一个电动马达驱动控制与DTC技术展览性能类似于面向领域的开车,尽管一个更简单的结构。事实上,DTC方案实现闭环控制电机定子磁和电磁转矩没有使用任何电流环和轴传感器。许多研究人员感兴趣的是这种控制技术由于其广阔的区域内应用程序使用各种交流电机类型感应电动机、永磁同步电动机,下午无刷,磁阻电动机。

DTC方案需要定子电流和直流信息链接电压,逆变器,用于开关状态,估算定子磁通和电磁转矩的值。闭合回路的电流反馈控制通常是通过感应电流瞬时阶段电流传感器。一般来说,电流的隔离电流传感器,如霍尔效应传感器和电流传感器广泛应用于许多应用程序。至少,他们通常用于逆变器提供的两个输出电流反馈信号。这样的一种传感器表现良好,但带来的缺点对整个传动系统的成本、累赘和非线性。最近,单电流传感器操作提出了重建阶段电流的直流电流传感器的链接。通过这种方式,提出了各种方法在文献中。一些方法调整脉冲- width调制(PWM)信号,以确保两阶段电流可以在每个控制周期采样。其他策略引入调制算法的修改,以保证测量结果的可靠性从直流电流传感器在所有操作条件下的链接。其他有趣的方法是基于运动阶段的估算电流使用预示校正算法,从而引入额外的计算负担驱动系统。 Only a few papers deal with the DTC technique for induction motor and PMSM. The algorithm used in these works operates in two stages. First, it predicts the stator currents from a model of the motor and then adjusts the prediction on the basis of the sensed dc -link current. This algorithm requires an additional computation burden and the knowledge of the stator transient inductance. In this paper, we propose a low-cost single shunt current sensor induction motor (IM) DTC. The stator flux vector and the electromagnetic torque are directly calculated from the voltage and the current derived from a single dc-link voltage sensor (simple voltage divider) and a single dc -link current sensor (simple shunt resistor). The phase currents are estimated by two dc-link current measurement processes. This algorithm does not require additional computation burden or other motor parameter knowledge.

框图

低成本的框图为感应电动机直接转矩控制算法没有交流阶段电流传感器是图1所示

图1 AC供应是输入整流电路提供。整流电路将交流电供给直流供电和给定滤波器的滤波电路的脉动直流供电的顺利供应和供给逆变电路的输出。逆变器电路由许多开关驱动电路的驱动。驱动电路有两个一个是隔离,另一个用于放大功能。它可以用于脉冲放大5 v至12 v使用晶体管技术和提供利用光电耦合器隔离。脉冲发生器产生的脉冲利用PIC单片机晶体管。PIC单片机产生一个开关信号。逆变器的输出交流电用于驱动感应电动机。一种低成本单并联电流传感器感应电动机DTC (IM)。定子磁通矢量和电磁转矩的直接计算从一个直流电压和电流导出链接电压传感器(简单分压器)和一个直流链接电流传感器(简单的分流电阻)。 The phase currents are estimated by two dc-link current measurement processes. This algorithm does not require additional computation burden or other motor parameter knowledge.

基本的DTC操作

DTC使用一个简单的转换表来确定最合适的逆变器状态达到一个预期的输出转矩。通过电流和电压的测量,可以计算大约instantaneou年代定子磁通和输出电动机转矩。基于磁通和转矩滞环控制器的控制算法决定所需的电压驱动通量和扭矩所需的值在一个固定的时间段。基本功能模块用来实现DTC方案图2中表示。

定子磁通矢量-•s和电动机产生的转矩,•em,可以估计分别使用(1)和(2)。

(1)

(2)

这些方程只需要以前的知识应用电压矢量和,定子电流,测量定子电阻Rs和电机两极号码p。一旦电磁转矩和定子磁通估计大小,磁滞控制完成和应用的电压矢量开关表。

定子电压极性组件(V s•s•)在垂直(••)参考系源于测量直流环节电压Udc和切换控制逻辑状态Sa,某人,和Sc

(3)

Ib和定子电流分量(Ia)

(4)

定子电阻可以认为不变。在交换期间,电压向量应用到电机常数。通过集成的电动势(EMF)定子磁通估计可以使用(5)。

(5)

切换期间,每个电压向量是常数,然后写成

(6)

其中Ts是控制回路。定子磁通的大小是可以估计的

(7)

我们可以找到使用定子磁通组件通量向量区(φsαφsβ)。利用通量组件,当前组件和IM极数,可以计算电磁转矩

六个等距的电压向量具有相同振幅和两个零电压向量是唯一开关组合,可以选择一个逆变器操作。一个电压矢量的选择是保持转矩和定子磁通滞带范围内。

单电流传感器DTC方案

基本的DTC方案(见图2)至少需要两个电流传感器。本文中描述的DTC方案提议只使用一个并联电阻对直流母线电流测量显示在图3。为了这个目的,一个合适的方法来重建阶段电流和电压与一个简单的设计修改的基本DTC方案使用区转变策略。两个修改基本的DTC是用于估计三相的电流从一个直流链接电流传感器。在第一次修改,控制系统应该能够产生更多的电压矢量。

这个目标可以实现大约通过应用,在每个循环周期,不同电压矢量前缀的时间间隔,从而导致一个离散空间矢量调制(DSVM)技术。通过使用这种调制策略,可以合成新的电压矢量对中使用的那些基本的DTC技术。通过验证,细分的循环周期两个相等的时间间隔会导致大量减少电流传感器不需要太复杂的转换表。

使用DSVM技术有两个相等的时间间隔,12可以生成新的电压向量;我们只使用六个活跃的电压矢量在计划的DTC方案在图4。红色的向量表示合成电压矢量。

作为欧元区转变战略,另一个修改结果在改善DTC通过使用一个新的查找表和调整传统DTC的六个定子磁通行业。第一个扇区是取自0 A¢¦60一个¢¦(见图4),而不是30−¢¦30一个¢¦。新的操作表的修改提出了DTC在表I。

仿真结果和讨论

MATLAB / SIMULINK仿真模型在电力系统工具箱的开发研究提出了控制算法和4—重建的可行性

图5所示的仿真软件模型。提出了低成本的直接转矩控制的仿真算法没有交流感应电动机相电流传感器获得和性能曲线绘制。这是所示。图6显示了输入电压波形。图7显示了定子电流波形和转子转速波形。

输入和输出波形

输入电压波形为低成本为感应电动机直接转矩控制算法没有交流阶段电流传感器是交流电压从供应是图6所示。

定子电流波形和转子转速波形图7所示。

结论

在这篇文章中,一个新的低成本的DTC方案IM驱动器提出了使用单一分流电阻插入直流环节的路径,为相电流重建。该方法重构所需的定子电流估算定子磁通大小和电磁电动机转矩,通过一个简单的修改基本DTC方案;30一个¢¦区转变策略。生成六活跃电压矢量直流环节所需电流测量不改变DTC策略,使用的是两个离散空间矢量调制技术。的有效性提出了DTC算法使用单一分流电阻是由计算机模拟和实验验证在三相感应电动机,评级为1.1千瓦。