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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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功率因数校正磁场定向控制的永磁同步电动机驱动用空间矢量调制

Gilsha Rapheal1Salitha K2
  1. M。理工大学学生,EEE称,Rajagiri工程与技术学院Kakkanad,喀拉拉邦,印度
  2. 助理教授,EEE称,Rajagiri工程与技术学院Kakkanad,喀拉拉邦,印度
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文摘

本文对功率因数校正电路实现功率因数校正(PFC)电路提高变换器的永磁同步电动机驱动开发。磁场定向控制的永磁同步电动机驱动控制用空间矢量调制。模拟有或没有进行功率因数校正控制器和输入电流波形进行分析。这里的功率因数校正电路提出了提高功率因数,降低谐波失真。使用MATLAB / SIMULINK仿真执行的工作环境。

关键字
磁场定向控制、空间矢量调制,提高变换器、功率因数校正

我的介绍。
介绍了永磁同步电动机的性能提高PFC变换器。在大多数电子电源、AC输入整流和散装电容二极管整流桥后直接连接[1]。这种类型的实用接口吸引过多的输入电流峰值,因此它产生高水平的谐波和低输入功率因数。由于负载功率因数低,效率降低。为了满足谐波限制,新的交直流转换器设计必须采用有源功率因数校正的输入。因此加强与提高转换器的PFC变换器的设计和实现永磁同步电动机驱动器[4]。通过仿真可以研究永磁同步电动机系统的特点,给出了仿真结果。

二世。磁场定向控制的永磁同步电动机
磁场定向控制表明,同步电动机控制像他励直流电机由定子mmf或当前的方向向量与转子磁通来达到期望的目标。FOC方法的目的是控制磁场和转矩通过控制定子电流的d和q组件或相对通量[5]。与定子电流和转子角的信息船技术可以控制电动机转矩和磁通在一个非常有效的方法。该技术的主要优点是快速响应,减少转矩脉动。这种技术的实现将使用两个当前的监管机构,一个为纵轴组件,另一个用于交轴组件,和一个速度调节器。有三个π的监管机构控制系统。一个是机械系统(速度)和另外两个电气系统(d和q电流)。首先,参考速度与测量速度和误差信号被用来喂养PI速度控制器。这个监管机构比较实际和参考速度和输出转矩命令。一旦获得转矩命令,它可以变成交轴电流参考,智商,裁判。 There is a PI controller to regulate the d component of the stator current. The reference value, Id,ref, is zero since there is no flux weakening operation. The d component error of the current is used as an input for the PI regulator. Moreover, there is another PI controller to regulate the q component of the current. The reference value is compared with the measured and then fed to the PI regulator.
FOC框图的表现可以归纳为如下步骤:
1。测量定子电流和转子角。
2。定子电流转换成克拉克的双轴参考系变换。
3所示。α,β电流转化为转子坐标系转换使用公园。
4所示。速度调节器,交轴电流参考。d-current控制气隙磁通,q-current控制扭矩生产。
5。用于控制器当前错误信号产生参考电压逆变器。
6。电压参考转身回到abc域。
7所示。与这些值计算所需的PWM信号驱动逆变器。

三世。空间矢量调制
SVPWM的基础是不同的正弦脉宽调制(SPWM)。变频调速的目的是实现对称三相正弦电压波形的可调电压和频率,同时SVPWM逆变器和电动机作为一个整体,用八个基本电压矢量实现电压和变频调速[6]。SVPWM旨在产生一个电压矢量,接近参考圆通过各种逆变器开关模式[3]。图1是典型的三相电压源逆变器模型的图。时断时续的状态的三相逆变器电路,每个阶段都可以视为一个开关美国这里,SA (t)某人(t)和SC (t)是用作开关函数的三个阶段,分别。
图像
的空间矢量变频器的输出电压可以表示为
图像
在直流逆变器的直流母线电压和α= ej120。如果我们表达的上臂与“1”和“0”的关闭状态,三个阶段的开关状态有8个组合,相应地形成8个电压空间向量,如图2所示。T是指两个相邻非零电压空间向量的操作时间在同一区域。两半(000)和V7(111)被称为“零电压空间向量,和其他六个向量称为有效向量2 vdc / 3级的。例如,当输出电压向量V带内,它由V4, V6, V0 V7和可以获得的
输出电压= T4V4 / T + T6V6 / T
图像
八Table.I列出了逆变器的开关状态
图像

第四,提出了永磁同步电动机驱动有源功率因数校正(APFC)
图像
图3显示了框图有源功率因数校正的永磁同步电动机驱动。APFC由能量存储元件,开关设备和控制模块。它通常安装电力整流器和直流环节之间的公共汽车。APFC的主要目的是使输入电源的看起来像一个纯电阻。换句话说,它是使输入电流波形与输入电压波形相位,这样没有它们之间的相位移。APFC的操作基本上是基于一个控制器,能够输出信号转换装置控制的能量被储存或释放活性元素[1]。在这样一种方式,输入电流波形可以调整。输入电流的大小和相位波形通过适当的控制可以跟随输入电压的波形。因此,可以实现功率因数的改善,进一步,电压稳定也可以获得[2]。逆变器的直流环节电压是来自PFC块。 The stator currents and rotor position of PMSM are given to the FOC, which controls the flux and torque components. The current error signals are used in controllers to generate reference voltages Vα and Vβ, which are the inputs of SVM. Space Vector modulation gives signals required for driving the inverter. By using inverter three phase supply is given to the PMSM
图像
图4。显示了与提高变换器电路的功率因数校正电路。一个不可控二极管整流器提高转换器用于单相交流电压转换为一个恒定的直流环节电压,这是美联储的三相逆变器提供一个永磁同步电动机。boost变换器是广泛使用的实现功率因数校正拓扑[2]。这个转换器吸引近统一从AC电源功率因数电流和消除谐波电流,调节直流环节电压波动电压条件下的交流电源。这使用二极管桥式整流电路,一个电感串联连接的供应,一个开关MOSFET和一个输出电容器。大部分储能电容器坐在转换器的输出端,而不是在二极管整流桥。大部分指控的平均电感电流电容器公用事业线电压成正比。正确操作,输出电压必须高于峰值电压和电流从线必须与线电压成正比。在电路操作中,假设增加电感器的电感很大,这样就可以将由恒流源和输出纹波电压可以忽略不计,这样输出滤波电容器的电压可以表示为恒压源。

诉提高功率因数校正电路的设计方程
交流输入电压100 v的功率因数校正电路和输入的频率是50赫兹。提高转换器组件的选择是基于下列方程
最大输入功率
图像
KΔIL =电感纹波电流的因素在这个设计(20%)r =高频电压纹波系数通常从3%到9%(5%用于这个设计)。
开关频率、焊= 100 khz最低输入峰值电压,
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需要fsw是开关频率和ΔV峰间输出电压纹波。

VI。仿真结果
磁场定向控制的永磁同步电动机,使用MATLAB / SIMULINK仿真。永磁同步电动机驱动的仿真进行了使用参数总结在表二世。表3显示了PFC提高转换器的参数。使用仿真时间是0.5秒。
图像
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可以看出,一个更好的功率因数达到0.99使用PFC电路设计。该转换器提供了改进的功率因数和效率。输入电压是图5所示。图6和图7显示了输入电流波形和PFC分别。波形明显表明,电压和电流波形是相互相当PFC就业。直流环节电压图8所示。获得一个恒定的直流环节电压200 v三相逆变器提供。
图像
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当速度调节器的参数设置为Kp = 10, Ki = 1;q-axis电流调节器是设置为Kp = 1, Ki = .005;d-axis电流调节器设置为Kp =。005年,Ki =。0001年,模拟电流、转矩和转子永磁同步电动机的速度Fig.9所示,分别为10和11。可以看出,模拟同意共同的操作特征,证明了模型的有效性。模拟参考速度设置为400 rad / s。负载转矩为2.5海里。从模拟可以看出,电机的启动速度快,能够按照参考速度。永磁同步电动机的参数仿真模型中使用的列在表二世。
图像
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VII.CONCLUSION
本文说明了实现的模拟研究提高PFC变换器的永磁同步电动机驱动器。与安装提出了有源PFC控制器,它可以实现平滑输出直流电压的联系,这是应用于永磁同步电动机马达驱动,得到正弦线电流波形较低的总谐波失真。从仿真研究,建立了促进PFC变换器的永磁同步电动机提供了输入功率因数为0.99。空间向量Modulation-Permanent磁铁引入了同步电动机驱动。增加支持向量机逆变器输出电压和降低了输出谐波失真与传统的正弦脉宽调制逆变器。磁场定向控制使用空间矢量调制可以轻松实现永磁同步电动机驱动器的谐波较少。提出驱动的优点是证实了仿真结果。因此,永磁同步电动机驱动器的功率因数和整体效率与APFC可以将大大增加。

引用
全球技术峰会