关键字 |
| 电压源逆变器,脉冲宽度调制,有源电力滤波器,同步参考系变换,空间矢量调制。 |
介绍 |
| 在变速应用程序中,电压源逆变器通常用于提供一个可变频率可变电压三相感应电动机。在PWM驱动器更有效,通常提供更高水平的性能。一个合适的脉冲宽度调制技术,得到所需的逆变器的输出电压。今天最常见的交流驱动是基于正弦脉冲宽度调制SPWM。。感应电动机是坚固、可靠和single-fed机器;它可以直接吸收的无功功率效用与这个设备,我们可以得到两个优势:一是我们可以得到较低的启动电流;另一种是,我们可以方便地改变电动机转速通过控制输出频率的ASD。 |
| 两种基本类型的逆变器是存在。电流源逆变器(CSI),采用电感直流环节逆变器和这提供了一种切换电流波形在电动机输出终端。CSI是健壮的操作由于不敏感和可靠的短路和嘈杂的环境。电压源逆变器(VSI),采用直流环节电容和提供一个切换电压波形和常用的电流源逆变器相比,由于使用脉冲宽度调制(PWM)在他们允许高效、运行平稳,无转矩脉动和接头。此外,VSI更高的频率范围和他们通常更昂贵的CSI驱动器相比,相同的评级。电压源逆变器和电流源逆变器都是用于交流调速。然而,电压源逆变器与常数伏特/赫兹(V / f)更受欢迎,需要高精度速度控制在哪里不重要,没有位置控制需求的应用程序。 |
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| 图1传统的感应电动机驱动 |
| 正弦脉宽调制技术应用于电压源逆变器,在正弦脉宽调制,而不是维护所有脉冲的宽度相同的多个PWM,每个不同的宽度成正比的振幅的正弦波评估相同的脉冲。多个PWM扭曲相比显著降低。高频三角载波Vc与正弦参考Vr所需的频率。Vc和Vr电波的交点决定了开关的瞬间和整流调制脉冲图2所示。调制指数控制输出波形的谐波含量。 |
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| 图2正弦脉宽调制波形 |
| 但与此同时,AC逆变器还可以导致这个驱动器和谐波谐波将减少功率因数和电机性能会影响这个系统。感应电动机的谐波影响噪声振动、轴偏转,过热,过多损失,低扭矩、振动、低效率和缩短感应电动机寿命的操作。 |
| 由于这些问题,谐波滤波器必须设计通过考虑所有这些因素。可以有不同类型的过滤器所使用,以减少谐波失真。有源谐波滤波器的电子设备,消除不良的网络上的谐波负谐波插入网络。有源电力滤波器通常用于低电压网络 |
有源电力滤波器 |
| 有源电力滤波器提供了灵活和通用的解决方案降低谐波电流和电压的提高电压质量问题。他们连接到低中压配电系统并联或串联。串联型有源电力滤波器是通过耦合变压器连接到系统。补偿电压用于取消负载的电压谐波。源。主要目的的并联型有源电力滤波器(APF)是产生补偿电流为取消当前逆变器输出谐波中感应电动机负荷电流。这wi会因此导致正弦。有源电力滤波器包括活性成分如IGBT-transistors和选通脉冲生成通过使用同步参考系理论应用于空间矢量脉冲宽度调制。 |
同步参考系理论 |
| 在这个同步参考系理论基础dq模型进行了讨论。参考系变换是指从a - b - c转换到d-q-0轴。从三相a - b - c文具坐标系坐标d-q-0旋转坐标系统。这里首先从a - b - c转换从α-βα-β坐标和第二转换到d-q-0坐标。两个不同的变换矩阵需要需要克拉克变换转换和公园。 |
| 答:克拉克变换 |
| 远期克拉克(1943)变换级不变的翻译从一个三相系统分成两个正交分量。如果中性接地是被忽视的,三相系统中变量的总和(a - b - c)等于零,有冗余信息。因此,该系统可以简化为两个变量,称为αandβThe克拉克变换是由: |
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| 参考系dq模型为基础的理论。a - b - c的瞬时电压坐标转换为两个轴坐标由α和β,图3所示。 |
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| 图3为a - b - cα-β轴矢量图 |
| b .公园转换 |
| 公园(1929)变换是一个矢量旋转,旋转一个向量(由其定义正交组件)通过一个指定的角。公园的转换是由以下的方程: |
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| 在三个阶段平衡系统中性线电流为零,零序电流并不存在。电压在α和β参考系表达如方程(2)所示。电压在α和β参考系进一步变换旋转参考系与ωr角速度在dq坐标系。瞬时电压α-β坐标转换的dq协调图4所示。 |
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| 图4为dqα-β轴轴矢量图 |
| c .比例积分控制器 |
| 谐波的比例积分控制器是非常重要的一部分。它由比例项和积分项。这个元素,谐波的最佳控制性能。π关注过程变量之间的区别(错误)(PV)和设定点(SP),谐波电流参考信号IH的区别和当前如果过滤器。比例积分控制器算法包括两个独立的参数;比例和积分。 |
| 比例值决定了反应当前的错误;积分决定了反应基于最近的和错误。平均的和这两个动作是用来调整的过程。通过正确的“优化”这两个常数π控制器算法,PI控制器可以提供控制动作为特定的流程需求而设计的。 |
| d .闭环电流控制方案使用同步框架理论 |
| 图5所示的控制方案由内部电流控制回路和外部电压控制回路。电压控制环的PI控制器给出了当前命令需要维持直流母线电压设置值。这是添加到d轴负载电流交流分量。它给当前为d轴组件的参考价值。后获得参考q轴负载电流的方向。 |
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| 图5框图使用SRF闭环电流控制方案 |
SVPWM |
| 可以生成SVPWM信号直接从瞬时电压参考阶段。每个引用相电压与三角载波比较,和电压极个别阶段生成的彼此独立的。获得最大程度的基本相电压的峰值振幅线性调制,共模电压Voffset阶段添加到参考电压,Voffset的大小是由, |
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| Vmax最大级的三阶段抽样参考电压和Vmin是最低级的三个样本参考相电压。 |
仿真结果 |
| 答:变频驱动没有有源电力滤波器 |
| 这部分代表了变频驱动的仿真结果之前,使用MATLAB / SIMULINK连接有源电力滤波器。 |
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| 图6 VSI美联储感应电动机的输出电流波形。 |
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| 图7为没有变频滤波器近似水平。 |
| 图6和图7显示了输出电流波形和FFT分析变频调速技术的节能没有连接有源滤波器。这是在负载端输出电流谐波的存在。 |
| b .同步参考系变换 |
| 3φ120度移相的正弦波转换为2φα-β然后转换器dq轴,在MATLAB / SIMULINK开发转换电路 |
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| 图8输出波形的参考系变换。 |
| 图8显示了Va、Vb, Vc正弦波与120度移相转化为2φ波形(αβ)90度移相对方当α= 0度和β是90度。再次α-β转换dq轴。 |
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| 图9 SVPWM逆变器的脉冲生成。 |
| 图9显示了选通脉冲电压源逆变器。三相参考电压与三角载波生产门脉冲VSI用于并联型有源电力滤波器。 |
| d .变频驱动有源电力滤波器 |
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| 图10输出电流波形变频调速技术的节能与过滤器。 |
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| 图11与变频滤波器近似水平。 |
| 图10和图11显示了输出电流波形和FFT分析变频调速技术的节能与连接有源滤波器。在并联型有源电力滤波器(谐波)连接到负载端为了减少输出电流谐波。当前控制方案提出了并联型有源电力滤波器(谐波)同步参考系理论和SVPWM技术是用来产生脉冲谐波方法,使用MATLAB / SIMULINK的. . |
结论 |
| 本文开发并联型有源电力滤波器对谐波减少VSI基于感应电动机驱动器。这里同步参考系理论与SVPWM技术用于控制注入补偿电流。从仿真结果可以看出总谐波失真(THD)从12.12%减少到4.86%,使用提出的以有效的方式方法。 |
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