光伏供电的直接转矩控制的感应电动机电流传感器没有交流阶段

Muthamizhan T¹和拉梅什R²

助教,部门EEE, CEG安娜大学,600025年钦奈,Tamilnadu、印度
CEG EEE系副教授,安娜大学,600025年钦奈,Tamilnadu、印度

文摘

本文提出了一种低成本、4—重建算法基于三相感应电动机直接转矩控制使用获得的信息只有一个分流电阻与低侧开关串联在一个传统的三相逆变器。目标是开发一种低成本高,性能感应电动机驱动器。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。光伏阵列将太阳能转换成直流电源;使用直升机和直粱逆变器三相感应电动机。这里使用的直升机是现任美联储全桥提高直流-直流变换器,它是首选,广泛用于高电压应用和优势在电压转换器。逆变器开关由PWM控制技术从SVM-DTC获得的IM。给出仿真结果证明该方案的能力的繁殖性能的SVM - DTC IM开车。

关键字

光伏系统,零电流切换、感应电动机、空间矢量脉冲宽度调制、直接转矩控制

介绍

感应电动机是占主导地位的工业和国内的应用程序。他们的目标是开发一种低成本高性能的空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)感应电动机驱动,如图1所示。低成本和简单—重建算法下的三相IM DTC使用直流母线电流、直流母线电压和电压应用到传统的三相逆变器的逆变器开关。分流电阻串联的低侧开关是用来画三相逆变器的直流母线电流,更少的成本相比,一个霍尔传感器测量定子电流。该算法是健壮的和非常简单的使用直流母线电流重构所需的定子电流估计电机磁通和电磁转矩。光伏(PV)能源是最丰富的,它能够提供能源需求和pump-storage的光伏发电系统的优点。在此系统中,大型银行避免电池的使用,这是昂贵的,光伏面板的生命周期的五分之一。光伏特性和最大功率点跟踪的问题翻译(MPPT)应用于感应电动机控制一直在以不同的方式解决了文献[1]- [5]。固定频率相移控制使佐的实现为所有转换开关。Currentfed问世至今转换PWM变换器使用辅助网络,因此问世至今所有电源开关切换或零电流切换[6],[7]。 The space vector pulse width modulation (SVPWM) method and direct torque control techniques for variable frequency drive applications have superior performance characteristics, it has been finding widespread application in recent years [8] - [12]. Sensor less space vector pulse width modulated direct torque controlled induction motor drive utilizing modified stator flux estimation logic has been proposed in literature [13] - [15].

的典型配置batteryless光伏水泵系统包括以下组件:太阳能光伏板,MPPT系统,现任美联储全桥提高直流-直流转换器,直粱变频器、三相感应电动机的闭环控制器。翻译的目的MPPT是规范化光伏面板的实际输出电压在最大功率点的电压。我的翻译,因此MPPT调整太阳能电池板的输出功率。如果光伏输出电压高于MPP电压,那么权力转移到负载或网络增加,否则,它却降低了。现任美联储转换器是首选,广泛应用于高电压应用程序比美联储电压转换器。因为它是有利的非常高的匝比变压器用于实现高输出电压高电压应用。SVM-DTC方案的感应电动机在不同动态条件下,用于调整转矩滞环控制器的带宽减少扭矩和通量波动,因此,改善电动机动态响应。

太阳能光电板

太阳能转换成电能的有价值的方法是使用太阳能电池系统生产的替代能源。的一个最有前途的应用光伏能源泵。然而,没有电池不妥协的权力转换链的效率。图2显示了太阳能电池的等效电路。的vi特性结果pn在照明可以写成:

光电流的净电流的区别和二极管电流、V的电压,T是绝对温度和RS是串联电阻在每个细胞在细胞之间的连接。分流电阻Rsh是被忽视的。单个并联二极管是用二极管品质因数曲线实现最佳匹配。

在系列,太阳能电池通常是连接模块,创建一个并行加法电压和收益率更高的安培数。在串联和并联模块是相互关联的,创建所需的直流电压和电流峰值。

翻译“爬坡”MPPT算法扰乱的电压在一个方向和评估相应的区别(标志)的权力。如果功率增加,算法将电压方向相同;否则,将会扭转方向。“爬山”算法可以被混淆,并跟踪MPP错了方向,在快速变化的大气状况的情况下,当光伏功率的变化引起的辐照度的变化大于光伏功率的变化作为微扰的函数。“爬山”不会被混淆,当且仅当

|ΔPu | > |ΔPg | (2)

ΔPu是权力的变化改变电压的函数,和ΔPg权力的变化改变辐照度的函数。在尊重翻译山上攀登MPPT优化采样间隔(Ta)和最小步长(ΔVd)为了遵循一定的辐照度斜坡(dg / dt)。这种方法是基于二阶泰勒近似光伏模型包括电阻部分。图3显示了vi的特点1千瓦的太阳能电池阵列,图4显示了pv 1千瓦的太阳能电池阵列的特性。如果操作荷载点左边MPP,换句话说,如果模块是一个电流源,可以写成错误信号

证明“爬坡”算法是一个最好的方法来提取的最大力量,因此本文使用爬山算法提取的最大力量。

现任美联储全桥提高直流-直流转换器

现任美联储转换器图五所示,首选和广泛应用于高电压应用程序比美联储电压转换器。因为它是有利的非常高的匝比变压器用于实现高输出电压高电压应用。使用大型变压器匝比的缺点是寄生组件(寄生电容和漏电感)产生高电压和电流峰值,导致开关电源设备的损失,克服了零电流开关(佐)操作。恒及时控制方法是用来实现佐和变频控制方案是用来调节输出电压。为了减少直流-直流变换器的体积和重量,提高开关频率选择。提高开关频率会导致增加轮流切换损失降低转换器的效率。软开关技术是用于PWM直流-直流转换器降低开关损耗和电磁干扰(EMI)。直流-直流变换器的软开关接通或断开电源开关切换损失是消除。在现任美联储全桥软开关提高直流-直流变换器实现了零电流开关(佐)技术在高频应用中使用IGBT开关电源转换器。

直流-直流转换器利用高压变压器的漏电感和寄生电容以达到佐操作。开关可以实现与反向阻断由IGBT串联二极管,反向电压的IGBT阻塞能力。打开和关闭时的电流和电压的开关是图6所示,功率损耗的开关组件是由佐0.3 w 1 w。当前美联储全桥提高直流-直流转换器产量600 V时,太阳能电池板的输出电压输入电压是V(120 - 180),当前是连续和附近的变频器驱动的共振。切换模式应用于开关全桥,利用漏电感和寄生电容的高频变压器实现佐操作开关。图7显示了在输入和输出电压的高频变压器匝比1:4。变压器的输出连接到二极管桥式整流脉动是散装电容值2200μF过滤。输出电压、电流和功率的直流-直流转换器是绘制在图8。

SVM - DTC的感应电动机

阶段电流直流母线电流测量估计的过程。所需的相电压和电流的传统直接转矩控制器使用直流环节电压和直流母线电流重构,而不是从感应电动机定子电压阶段感觉到使用霍尔传感器。定子磁通矢量和电磁转矩直接计算出电压和电流来源于一个直流环节电压传感器从分压器网络和一个直流母线电流传感器利用并联电阻。该算法不需要额外的计算负担或其他电动机参数的知识。仿真的低成本的直接转矩控制的感应电动机是使用MATLAB / SIMULINK仿真软件完成的。太阳能电池板输出是美联储现任美联储全桥提高直流-直流转换器。直流输出电压是过滤散装电容与直流电压作为输入的三相逆变器连接到三相感应电动机。比例积分控制器是用来调整速度误差用于产生转矩的参考信号。

古典控制器与限制被用来控制感应机在实现预期的动态响应。一个修改基本的DTC是用于估计一个直流母线电流传感器的三相潮流。修改,需要额外的电流传感器的要求是最小化。六个电压矢量应用在每个循环周期,为前缀的时间间隔空间矢量调制(SVM)技术。

通过使用这种调制策略,使用的电压矢量合成对那些在基本直接转矩技术从30−¢¦30 A¢¦。DTC转换表列表在表i PWMgenerated的空间矢量脉宽调制技术的古典DTC如图9所示。各种开关模式的输出电压可以获得通过考虑一个例子空间电压V6 (101);输出电压范,Vbn Vcn得到的等效电路,如图10所示。相电压和电流重构使用直流环节电压、直流母线电流和电压应用于开关。相电压和相位电流的三相感应电动机的定子是重建Fig.11并给出仿真波形。

在直流直流环节电压。同样我们可以计算的值范,Vbn和Vcn其他五个非零状态。V0和V1的零状态空间电压。逆变器开关状态是列在表二世和感应电动机的参数列表在表3。

Fig.12 Fig.13显示了定子和转子电流测量在传统直接转矩控制的感应电动机,使用MATLAB / SIMULINK分别software.Fig。14措施的直接和交轴组件通量,ØdØq,图17显示了定子磁通轨迹的空间矢量调制经典DTC IM.Fig。15显示了测量总通量Ø,磁通角θ和图16显示的速度特征古典DTC IM使用支持向量机

感应电动机的速度设置在600 RPM, 1100 RPM和1400 RPM分别在0、0.22和0.4年代。在600 RPM,电动机转速达到0.065秒,但在0.075秒600 RPM安顿下来。0.22年代的参考速度设置为1100 RPM的电动机速度开始遵循速度在0.026秒1100 RPM有点过头。在0.4秒的速度设置为1400 rpm和接下来的运动速度达到0.465 s.fig速度。16也显示了电磁转矩与时间曲线,扭矩稳定下来之后在5 Nm涟漪的最后2纳米的瞬态响应曲线电磁转矩脉动。直接转矩控制技术被许多研究人员使用,因为它发现广泛应用与各种交流电机类型如感应电动机、永磁同步电动机,下午无刷,磁阻电动机。

结论

低成本、4—重建光伏动力空间矢量调制算法,提出了三相感应电动机直接转矩控制。传感器感应电动机驱动器的数量减少了使用4—重建算法。最大直流电源可以通过利用从光伏阵列获得“爬坡”算法。使用现任美联储全桥的优势提高直流-直流转换器是包括所有的寄生参数和电感谐振或滤波器电路和系统不产生寄生振荡,输出是没有任何控制高电压和电流峰值。结论是提高整个系统的性能相比,感应电动机的矢量控制。的结算时间速度和涟漪中扭矩减少因此DTC方法比矢量控制的首选

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