关键字 |
| 感应电动机直接转矩控制(DTC),电能质量,电压源换流器(VSC), STATCOM,之所以闪、多电平逆变器,。 |
介绍 |
| 感应电动机,使用最广泛的汽车行业,传统的开环控制应用程序操作,出于成本、规模、可靠性、坚固性,简洁,效率,减少维护、易于制造和他们的能力在肮脏的或爆炸性的条件。 |
| 然而,由于感应电动机需要更复杂的控制方法,在高性能调速直流电机主导驱动的应用程序。与微处理器的发展/数字信号处理器(DSP)、电力电子和控制理论,现在可以用于高性能感应电机变速和敏感的应用程序,如采暖、通风、空调(HVAC)系统,废水处理植物,鼓风机,球迷,纺织厂,轧钢厂等由于其优势节约能源和减少涌流,等。使用变频感应电动机驱动器(VFIMDs)进一步增加由于他们使用矢量控制功能实现良好的动态性能(或面向领域control-FOC)和直接转矩和磁通控制(DTC)。这些控制技术、感应电动机驱动器可以实现类似的甚至更好的性能比直流电机驱动器。众所周知,FOC需要复杂的协调转换分离通量之间的交互和定子电流的转矩分量。船的实现是困难和对参数的变化非常敏感。直接转矩控制(DTC)[2]是相对简单的实现和参数变化太敏感但执行以及船技术[1],[3]。它是基于定子磁通和转矩的解耦和独立控制提供一个迅速而强有力的回应。然而,传统DTC策略使用转换表的六脉冲电压源逆变器(VSI)呈现明显的转矩、流量、电流和速度脉动。在直接转矩、定子电压矢量选择根据参考之间的差异和实际转矩和定子磁链。 |
| DTC基于感应电动机驱动器(IMD)[8]使用单相或三相不受控制的交直流转换器(整流的交流电源电压),一个储能元件(使平滑直流环节电压的电容滤波器),和一个三相电压源逆变器(VSI)喂养一个三相鼠笼式感应电动机。这样类型的实用接口遭受贫穷的功率因数等电能质量问题,谐波电流注入到ac电源,直流环节电压的变化与波动输入交流电压的供应,设备过热由于吸收谐波电流,电压畸变的公共连接点(PCC)由于压降引起的谐波电流流经系统阻抗和整流效率下降。这些电能质量问题会导致敏感电子设备的故障,干涉电话和通信线路由于高频切换、故障切换电容器和其他电力设备和数据丢失。不同国际组织给予指导实施严格限制谐波电流排放的水平。 |
| 不同的主动和被动滤波技术[4]是用来减轻输入线电流扭曲。有源功率因数校正的方法可以实现统一的功率因数和非常低的总谐波失真(THD)的ac电源电流和直流环节电压的良好的监管。但是缺点是高成本(成本几乎翻了一番),增加了复杂性控制(特别是如果最佳性能所需的先前存在的电源电压下扭曲),和更高的直流环节电压由于增加操作。 |
| 早期的STATCOM通常使用的曲折变压器电压源逆变器主电路拓扑。然而,曲折变压器有一些困难,这是难以克服的成本、变压器损耗以及控制。当级联多电平逆变器的主电路拓扑,STATCOM具有占地面积小,易于分相控制,可靠性高,又容易的扩张能力,等。此外,因为它没有曲折变压器的使用,这使得现有的STATCOM的最严重的问题,如设备过电压引起的磁饱和变压器励磁电路和非线性,所以大容量STATCOM的级联多电平逆变器结构是担心大量的工程设计师越来越多。 |
DTC基于感应电动机驱动器 |
| 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,可以大概计算瞬时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方案表示[5]在图1。 |
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| 图1所示。DTC感应电动机方案 |
| 定子磁通矢量电机产生的转矩,宝石,可以分别估计。这些方程只需要以前的知识应用电压矢量和,测量定子电流、定子电阻Rs,和电机两极p。 |
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| 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。Vsß定子电压极性组件(Vsa)在垂直(a,ß)参考系源于测量直流环节电压[5]Udc和切换控制逻辑状态Sa,某人,Sc是给定的 |
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| Iß和定子电流分量(Ia) |
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| 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。通过整合电动势(EMF),定子磁通可以用方程估计没有。(5) |
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| 图2所示。DTC部门和逆变器电压矢量 |
| 切换期间,每个电压向量是恒定的,然后写成(5) |
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| 其中Ts是控制回路。 |
| 定子磁通的大小是可以估计的 |
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| 我们可以找到使用定子磁通组件通量向量区(fsa, fsß)。利用通量组件,当前组件和IM极数,可以计算电磁转矩 |
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| 如图2所示,6个等距的电压向量具有相同振幅和两个问世至今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。 |
STATCOM的工作 |
| STATCOM的主要分流设备事实的家庭,它使用电力电子控制功率流和提高电网的暂态稳定。STATCOM控制电压在其终端通过控制吸收的无功功率注入或从电力系统。纯粹的无功功率流STATCOM的三相电压与系统电压必须保持阶段。无功功率的变化是由VSC通过耦合变压器连接。VSC使用强制转换电力电子设备(GTO和IGBT的)合成从直流电压源的电压。STATACOM解释在图4的工作原理。可以看出,如果V 2 >然后我智商无功电流流从变换器交流系统通过耦合变压器注入交流系统的无功功率。另一方面,如果V 2 < V然后我现在的智商从交流系统流向从系统吸收无功功率转换器。最后,如果V2 =六世就没有无功功率的交换。无功功率交换的数量是: |
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| 诉我:系统电压的大小。 |
| V 2: STATCOM输出电压的大小。 |
| Xs: STATCOM和系统之间的等效阻抗。 |
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| 图3:STATCOM的配置示意图 |
级联多电平电路 |
| 一个级联多级转换器电路,图5所示。这是一个三阶段VSC包含三个单阶段和每个阶段包括H-bridges串联连接。转换器星形连接的三个阶段。每个单相h桥变换器两臂由两对GTO和二极管反向连接。每个h桥都有自己的电容器,作为一个电压源。个人选择电容器的电容来满足经济和谐波标准[7]。 |
| STATCOM的峰值输出电压是N次的电容电压,其中N是Hbridges的数量在每一个阶段。每个h桥生成三个电压水平+ Vdc, 0和- Vdc,每个阶段的总输出电压是结合个人的h桥电压。每阶段与N STATCOM转换器可以合成2 N + 1的电压水平。 |
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| 图4单相9级h桥逆变器和切换策略 |
| 输出电压波形的级联n能级STATCOM取决于切换模式,这是由转换器的开关角控制。这些转换的角度可以自主选择,但需要合适的开关角度实现goodnquality输出的电压波形。低阶谐波可以消除输出波形。奇谐波的振幅的顺序输出电压为2 n + 1级可以使用傅里叶级数的方法, |
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| 在那里, |
| Vn n阶电压谐波的振幅 |
| V de是电容的直流电压 |
| N是桥梁的数量在每一个阶段 |
| 摘要n是奇谐波阶九级级联多电平变换器在MATLAB仿真软件设计和模拟环境。 |
仿真结果 |
| 本文提出的模型的多级STATCOM在并联配置连接到三相源喂养动态运动负荷是用MATLAB仿真软件开发的软件。模拟结果表明,多层次STATCOM可以被视为一个变量解决电压下降等问题的解决方案。本文工作旨在开发一个多级感应机的STATCOM电压下降。 |
| 直接转矩控制(DTC)是一个著名的感应电动机控制方案(IM)驱动器提供快速和IM的鲁棒控制。DTC连接相当关注由于其使用ABB变频器技术的主要平台。DTC是使用可变开关频率或实现恒定采样技术。 |
| 本文处理的设计和实现一个基于多电平电压源变换器静态同步补偿器(STATCOM)使用一个有效的调制下(IM)基于三相感应电动机直接转矩控制(DTC)技术在MATLAB / Simulink仿真。如此之大启动电流和令人反感的电压降在感应电动机的起动可能是整个系统的关键。线路图,如图6所示。 |
| 遇到这么大的电压下降,然而,感应电动机的起动电压下降现在在一定范围内随着汽车已经启动和正常完整的额定电流,显示了定子电流,转子电流,负载电压,速度,电磁转矩对时间。慢性乙肝逆变器的优点是低谐波失真,减少切换的开关和抑制损失。多电平STATCOM有助于提高功率因数,减少总谐波失真(THD)。 |
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| 图5的MATLAB仿真软件模型基于DTC的IMD STATCOM与多水平 |
结果和讨论 |
| 基于DTC的IMD性能研究的配置即six-pulse二极管桥式整流和多层次STATCOM在前端。图6显示了驱动器的动态性能美联储从sixpulse二极管桥式整流负载条件下。波形由相电压源(血管),线电流源(ias),转子转速(Nr),电磁转矩(Te)的评级。Pn = 1.1千瓦,联合国= 415 V, f = 50 Hz,Ωn = 1415 r / min, Rs = 6.03Ω,Rr = 6.085Ω,接拍= 29.9 mH, Llr = 29.9 mH, Lm = 489.3 mH, J = 0.011787 Kg.m2 |
| 交流电源在负载电流波形及其谐波谱无花果所示。7和8表明THD满载。从这些结果可以得出结论,有必要使用改善电能质量转换器基于DTC的IMD的前端。下一步,采用多电平STATCOM的失控6-pulse转换器。基于波形的DTC的IMD负载条件下美联储从多层次STATCOM在前端图9所示。交流电源电流及其谐波谱载荷如Figs.10所示。它可以指出,ac电源电流THD的负载是4.60%。一个重大的进步,相比,美联储从一个简单的二极管桥式整流。与负载DTC的比较基础 |
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| 图6所示。基于动力学的DTC IMD用一个简单的二极管桥式整流 |
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| 图7 AC电源电流波形和谐波频谱与一个简单的基于DTC的IMD二极管桥式整流在额定负载 |
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| 图8动力学与一个简单的基于DTC的IMD二极管桥式整流、多层次的STATCOM在前端 |
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| 图9 AC电源电流和谐波谱为基础的DTC IMD和多电平STATCOM在DTC的面前 |
结论 |
| 多电平电压源变换器的设计和实现基于静态同步补偿器(STATCOM)使用一个有效的调制下(IM)基于三相感应电动机直接转矩控制(DTC)技术在MATLAB / Simulink仿真。如此之大启动电流和令人反感的电压降在感应电动机的起动可能是整个系统的关键。因此STATCOM是一种有效的电力系统面临等电能质量问题的解决方案。这份报告涉及的一个潜在应用静止补偿器(STATCOM)工业系统电压下降问题的缓解。的电压一般是遇到了在感应电动机的起动。 |
| 多层次模型STATCOM在并联配置连接到三相源喂养动态运动负荷是用MATLAB仿真软件开发的软件。模拟结果表明,多级STATCOM可以被视为一个可行的解决方案解决电压下降等问题。本文工作旨在开发一个多层次STATCOM的感应机减少了电压下降。慢性乙肝逆变器的优点是低谐波失真,减少切换的开关和抑制损失。多电平STATCOM有助于提高功率因数,减少总谐波失真(THD)。 |
引用 |
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