模拟的直接转矩控制的感应电动机驱动器采用空间矢量脉冲宽度调制减少转矩脉动

小河曼努埃尔¹,Jebin弗朗西斯²

M。理工大学学生,EEE的部门,Rajagiri工程与技术学院Kakkanad,喀拉拉邦,印度
助理教授、部门的EEE Rajagiri工程与技术学院Kakkanad,喀拉拉邦,印度

文摘

本文提出了设计和模拟的直接转矩控制的感应电动机驱动系统基于空间矢量调制技术减少脉动。直接转矩控制是一种控制技术应用于交流传动系统来获得高性能转矩控制。原则是基于同时解耦定子磁通和电磁转矩。DTC驱动器利用迟滞比较器受到高转矩脉动和可变开关频率。提出的SVM basedDTC减少和保护DTC瞬态脉动转矩的优点如快速的转矩响应。SVM-DTC方法论的基础是所需的电压空间矢量的计算磁通和转矩误差及其补偿代使用支持向量机在每个样本。thismethod的表现证明了使用Matlab / Simulink仿真软件。仿真结果提出了显示转矩,磁链和定子电流纹波减小提出SVM-DTC算法。

关键字

直接转矩控制,空间矢量调制,感应电动机

介绍

感应电动机(IMs)是广泛应用于工业、商业和国内应用程序很简单,崎岖的、低成本和易于维护。由于IMs要求控制表演:精确和快速的转矩和磁响应,低速大转矩、转速范围宽,IMs的驱动控制系统是必要的。虽然直流电机能够提供所需的性能,其维护和安全在爆炸性环境限制了它的使用。在1970年代,磁场定向控制(FOC)计划已被证明成功的转矩和感应电动机的速度控制。定子电流的解耦的两个组件(磁通和转矩产生组件)是实现直流机器provideindependent转矩控制。因此,计划证明自己优于直流电机。船计划所面临的问题的复杂性导致其实现依赖机器参数,参考系变换。之后介绍了DTC。该方法只需要定子电阻估计定子磁通和转矩。

在传统DTC、电磁转矩和通量是由选择最佳inverterswitching独立控制模式。最佳的选择逆变器开关模式是由限制内的电磁转矩和磁链错误转矩和磁滞。基本的DTC方案包括两个比较器与指定带宽,开关表,电压源逆变器,磁通和转矩估计。像每一个控制方法都有一些优点和缺点,DTC方法。的一些优势较低参数的依赖,使系统更健壮、更容易实现,缺点是难以控制磁通和转矩较低速度、电流和扭矩变形在行业的变化,可变开关频率、高采样频率所需的数字实现滞后控制器,高转矩脉动。转矩脉动产生噪声和振动,导致传感器错误少马达驱动器,和相关的当前涟漪负责EMI。高电流和转矩脉动的原因DTC的存在迟滞比较器可用电压向量的数量有限。

如果电压向量的数量高于那些用于传统DTC使用,可以获得有利的运动控制。因为权力和控制电路的复杂性,这种方法不满意低或中等功率的应用程序。另一个解决方案来减少转矩脉动是空间矢量调制DTC方案。DTC-SVM计划的目的,是估计一个参考定子电压向量V *和调节通过支持向量机技术,为了驱动功率盖茨逆变器以一个恒定的开关频率,因此在everysampling时间,逆变器可以产生一个电压矢量的方向和大小。这意味着定子磁通的变化将是任何方向和大小和consequentlythe扭矩的变化会顺畅。

二世。直接转矩控制的原则

用于实现的基本功能块在感应电动机DTC方案图1所示。三相AC供应给产生直流电压的二极管桥式整流。高价值的直流环节电容是用来减少在直流电压脉动的内容。过滤后的直流电源逆变器开关。IGBT逆变器开关控制的直接转矩控制算法。逆变器的输出连接到感应电动机的定子终端。

c .转换表

三世。空间矢量调制原理DTC方案

用于实现DTC-SVM方案的基本功能块图3所示。在拟议的系统中,磁通和转矩估计是用来确定磁链和转矩的实际价值。而不是转换表和滞环控制器,使用PI控制器和数字计算来确定电压向量的持续时间,这样误差向量磁通和转矩可以完全补偿。两个类型比例积分(PI)控制器调节磁通和转矩误差。自从控制器产生的电压命令向量,可以生成相应的空间电压矢量与SVM和固定开关频率可以实现. .π磁通和转矩控制器的输出可以被解释为定子电压dq协调系统中组件的引用。这些直流电压命令然后转换成固定帧(α-β)命令值提交到SVM块。SVM块执行的空间矢量调制和获得theinverter门驱动脉冲的电路。

答:空间矢量调制

空间矢量调制(SVM)技术已成为最受欢迎的和重要的三相电压源逆变器的PWM技术控制ACmotors (VSI)。它已被证明产生的谐波失真的输出voltagesand或电流应用于交流电动机的阶段,并提供更高效的使用电源电压。SVM技术是用于创建一个参考矢量的调制空间向量的开关时间的六个部门图4所示。空间电压矢量是由两个活动向量,和零向量。

四、仿真和结果

感应电动机的直接转矩和SVM-DTC方案,使用Matlab / Simulink仿真和结果比较。用于模拟给定的电机参数。

答:直接转矩控制的仿真软件模型

DTC是在离散的模拟环境。逆变器开关脉冲得到从开关表决定了脉冲磁通和转矩的误差信号。通量的位置也决定在通量和角度计算块。通量的估算和torqueis从电动机参数如电压和电流阶段。转矩和磁通估计块图五所示。整个DTC模型图7所示。

b空间矢量调制的直接转矩控制仿真软件模型

模拟块DTC-SVM控制方案图7所示。系统由电机、三相电压源逆变器,PI控制器,参考系变换块等IGBT开关控制用空间矢量调制技术。

c .仿真结果

DTC和DTC-SVM电路模拟,获得waveforms.Fig正弦电流。8显示了电流波形在瞬态条件下,2秒的时间,当转矩不同相电流也突然没有任何延时变化。电磁转矩和磁通落定参考价值。e分别3.5 Nm和0.8世行。

基本DTC方案包含大量的转矩波形ofhigh频率涟漪也反映在电流波形。很明显从DTC-SVM方案的仿真结果,扭矩和电流波动beenreduced。模拟基本DTC感应电动机驱动时,涟漪的提议内容获得了约50%,SVM-DTC计划,涟漪内容已经成功地减少了约11%。

诉的结论

这个项目有了直接转矩控制策略SVPWM电源供电ACmotor驱动器。DTC代表了一种可行的选择磁场定向控制(FOC)也被一般的哲学交流驱动器DTC控制策略分为两组:hysteresis-based切换tableDTC,和恒定开关频率计划操作与空间矢量调节器(SVM-DTC)。恒定开关频率SVM-DTCschemes大幅改善的driveperformance减少扭矩和流量脉动,可靠的启动和转台低速操作,定义良好的谐波频谱以及辐射噪声。因此,SVM-DTC通用IM驱动器是一个很好的解决方案在一个非常广泛的powerrange。总之,相信DTC原则将继续播放一个战略角色发展的高性能驱动器。

确认

作者感谢k . r . Varmah教授,教授,高级Ms.Jayashri r . Nair主管部门和所有电气部门的其他员工,Rajagiri工程与技术学院的有价值的建议和提供的设施在论文的准备。

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