三相感应电动机驱动器使用igbt和恒定的V / F的方法

M.S.Aspalli。¹,Asha.R²,pv Hunagund³

部门的电气和电子Engg P.D.A.工程学院,古巴,卡纳塔克邦,印度
部门的电气和电子Engg P.D.A.工程学院,古巴,卡纳塔克邦,印度
应用电子产品部门,大学的古巴,古巴。卡纳塔克邦,印度

文摘

介绍了三相感应电动机驱动器设计与分析使用IGBTa年代在逆变器功率级与伏赫兹控制(V / F)闭环利用dsPIC30F2010作为控制器。这是一个16位高性能数字信号控制器(DSC)。DSC是一个单片机嵌入式控制器的单片机集成控制器的属性计算和吞吐量DSP在单个核心的功能。1惠普、三相415 v 50 hz感应电动机作为逆变器的负载。数字存储示波器Textronix TDS2024B用于记录和分析各种波形。实验结果3 -阶段的V / F控制感应电动机使用dsPIC30F2010芯片清楚显示常数伏特每赫兹和稳定输出电压逆变器行线。

关键字

DSC,常数伏特每赫兹,PWM逆变器,奇迹课程。

介绍

在目前,在大多数的应用,交流机比在直流机由于其简单和最健壮的建设没有机械换向片。感应电动机是应用最广泛的电机等电器工业控制和自动化;因此,他们通常被称为运动的主力产业[6]。至于机器效率、健壮性、可靠性、耐用性、功率因数,涟漪,稳定输出电压和转矩而言,三个阶段感应电动机站在最高的秩序。运动控制是一个重要的,但往往忽略了嵌入式应用程序的一部分。电机控制应用跨度从住宅洗衣机、球迷手持电动工具、电梯和汽车窗口,牵引力控制系统和各种工业驱动器。所有大多数在所有的应用程序有一个激烈的远离模拟电机控制精度数字控制汽车的使用不同的处理器。数字控制的感应电动机的结果更有效的运行电机,导致更长的寿命,更低的功耗。尽管各种感应电动机控制技术目前在实践中,最流行的控制技术是通过生成变频电源,恒压比频率比。这种技术通常被称为V / F控制[3]。 This work describes the design of a 3-phase AC induction motor drive with volt per hertz control in closed loop (V/F) using 16 bit High-Performance Digital Signal Controllers. The system is designed as motor control system for driving 3-phase AC induction motor. The dsPIC30F2010 device contains extensive Digital Signal Processor (DSP) functionality within high-performance 16-bit microcontroller (MCU) architecture. The use of this 16 bit Digital Signal Controllers yields enhanced operations, fewer system components, lower system cost and increased efficiency[9]. According to the requirement, a software programme is written and is fed to the DSC (dsPIC30F2010) for the necessary action. The controller circuit essentially takes the reference speed and actual speed of the motor into account. Depending upon the difference between the reference speed and actual speed, the DSC decides the frequency of gate pulse of IGBTÃ¢ÂÂs. The conventional approach of motor control is to first convert the line voltage into DC. DC is again converted to single/three phase AC as per load requirements as shown in fig1[8].The output voltage, frequency or both of inverter can be controlled by the application of power electronics and microcontroller. A closed loop control is normally required to satisfy the steady state and transient performance specifications of ac drives.

同步转速之间的关系,给出了转子速度和滑动

因此,感应电动机的速度取决于滑„SA¢,定子频率供应„fA¢和极数的线圈是伤口。上述任何一个不同的能力三个量将提供感应电动机的速度控制的方法。常数V / F方法是常用的常数和变速控制的感应电动机[6]。

二世。V / F控制三相感应电动机

开发的力矩电机直接与定子产生的磁场成正比。所以,定子的电压成正比定子磁通和角速度的乘积。这使定子产生的磁通与外加电压和频率的比值成正比的供应。因此通过改变电压和频率相同的比例,扭矩可以在整个速度范围保持不变。以下关系证明上面的解释。

这使得常数V / F是最常见的感应电动机的速度控制。感应电动机的转矩由直接与V / F比率成正比。如果我们改变电压和频率,保持他们的比例不变,那么感应电动机产生的转矩将保持恒定的速度范围。图2显示了高频矩特征与V / F控制感应电动机。电压和频率达到最大值底部速度[1]。我们可以驱动感应电动机在基本速度。但通过这样做只是频率不同而不是电压。因此V / F的比例将不再保持不变。自感应电动机的转矩由成正比的V / F比值不会整个速度保持不变。

除了速度的变化,V / F控制的高频矩特征揭示如下:

一个¯¶起动电流低。

一个¯¶稳定操作区域的运动增加。而不是简单地运行在其基地/额定转速(NB),电机可以运行通常从5%同步转速的速度(NS)的基地。产生的转矩电动机可以在该地区保持不变。

一个¯¶因为几乎恒定额定转矩可在整个操作范围内,电动机的转速范围变得更广泛。用户可以设置每个加载速度的要求,从而实现更高的效率。由于以上原因V / F控制方法用于这项工作。

三世。V / F马达驱动的实现

答:系统概述

三相感应电动机的基本块示意图见图3。三相全桥式整流、三相全桥逆变器,控制电路、速度传感单元和输出滤波器。工作提出的三相桥式整流器设计使用6 a10bl功率二极管。每根高功率二极管保护从dv / dt使用金属氧化物压敏电阻。整流器的输出过滤300μf, 900 v电容器。三相逆变器已经FGA25N120ANTD IGBT开关,每个开关的缓冲电路。逆变器的输出是由过滤器过滤。过滤后的输出是应用于三相感应电动机。电动机的数字控制是通过门的脉冲控制电路应用到每个IGBTA¢通过optoisolation年代开关。

b .电源电路设计

电源电路的设计使用25,1200 v IGBT。这些igbt使用缓冲电路防止浪涌电压。三相感应电动机连接到三相桥逆变器,如图3所示。在电源电路的输出无源滤波器是用来过滤谐波。如果相同的腿的上下开关同时打开然后这将导致直流总线供应短。防止直流总线供应被做空,某些死时间必须关掉上开关和开关之间较低的开关,反之亦然。

c .控制电路

在这个工作MicrochipA¢年代dsPIC30F2010数字信号控制器使用。MicrochipA¢A年代dsPIC30F2010数字信号控制器前所未有的性能在16位单片机设计师之手。dsPIC DSC有“心”的16位单片机强大的外围设备和快速中断处理能力和DSP的“大脑”,管理高计算活动,创造最优单片机嵌入式三相感应电动机的控制解决方案[9]。

它还包括六个opto-coupler隔离控制电路。在这工作一个光耦合器TLP250用于隔离栅驱动电路和IGBT-based电源电路。六个igbt的电源电路由脉冲宽度调制(PWM)控制信号生成的控制电路。这些PWM信号需要得出一个不同的交流电压的电源电路。2的死时间给出微第二关掉上开关和开关之间较低的开关,反之亦然,避免空直流总线。

第四,速度控制的实验结果和分析

变压变频驱动的三相感应电动机在电力电子实验室成功开发和测试,完成项目的照片设置如图16所示。不同的负载和速度,频率和电压门脉冲的列表。Textronix TDS2024B数字存储示波器(DSO)是用于存储门脉冲和逆变器输出电压波形。

从表1和2,从其相应的图表,鉴于在图5和6中,观察到的最大扭矩几乎保持不变无论一组特定的负载变化RPM。扭矩几乎保持不变的实际速度也保持不变,几乎是附近设置速度的误差±15 RPM。从表3

可以看出不同负载的V / F比值保持不变,速度。从表4、速度-转矩特性画在图7中,这类似于转速力矩曲线图形的性质。

观察门脉冲不同RPMA¢s &负载1公斤,图8所示,9和10所示。逆变器输出电压波形不同RPMA¢s是观察,没有过滤器和过滤器使用DSO和他们是显示在图11中,12、13、14、15和16。

六。结论

新一代dsPIC方法的V / F控制三相感应电动机提出了。这个完整的系统是电力电子实验室中开发和测试。获取电机的速度控制的精度±15 rpm。因此在这项工作98%速度控制记录的准确性。定子电压和频率的变化完成比例,这样V / F值是恒定的。逆变器行线电压记录很稳定、很光滑使用过滤器。因此这种三相感应电动机V / F控制通过DSC更稳定,高效和经济。

引用

阿尔弗雷多·托马斯·A .脂肪和唐纳德·w·Novotny”一个新的Inductio电机V / f控制方法能够高性能监管在低速”IEEE反式。工业应用中,34卷,7月4日/ 1998年8月。
b . Biswas s Das p . Purkait m . s . Mandal和d . Mitra电源供电的电流谐波分析感应电动机驱动系统下的错
条件”,国际会议的工程师和计算机科学家2009卷II IMECS 2009[3]谷。时刻Trupti Deoram Tembhekar“v / f开环和闭环速度控制的三相感应电动机驱动器”
佐藤真嗣,Masayuki森本晃司,Kiyotaka Sumito Oshitani克己,茂Okuma“效率高、功率因数统一的感应电动机变频调速驱动系统”IEEE电力电子。6.第三卷。1991年7月。
Ned汉,撕m . Undelad威廉·p·罗宾斯,1995年,“电力电子转换器、应用程序和设计”,威利,纽约。
Rodolfo Echavada,塞尔吉奥•奥尔塔Marc0奥利弗,”三相电机驱动器使用IGBTA¢年代和恒速度V / F控制与监管”,0 - 7803 - 3071 - 4/95 IEEE 1995
拉希德M。H、电力Electronics-Circuits、设备和应用程序”,第三版Printice HallIndia, 2001。
提达赢,Nang Sabai, Hnin Nandar Maung”分析变频三相感应电动机驱动器”。2008年世界科学院、工程和技术。
硕士Aspalli,戒律Kumar P V Hunagund,开发和分析变频三相感应电动机驱动,IJ-ETA-ETS, 10-Dec 7月10日,第三卷,Issue2: 189 - 195页。
硕士Aspalli Veerendra。D,票面价值Hunagund,新一代超大规模集成方法对V / F控制三相感应电动机。VLSI的国际会议,沟通和仪表,April7th-9th, 2011年,印度戈德亚。