Anormal Çalışma Koşullarında İkili Uzay Vektör Modülasyon Matrisi Dönüştürücüsü Stratejisi Üzerine Araştırma
Li De Yol 1, 2, Deng Xianming 1
(1. Elektrik ve Güç Mühendisliği Okulu, Çin Madencilik ve Teknoloji Üniversitesi, Xuzhou, Jiangsu 221116; 2. Jiangsu Mesleki ve Teknik Mimarlık Fakültesi, Xuzhou, Jiangsu 221116)
İkili uzay vektörü tarafından kontrol edilen matris dönüştürücünün eşdeğer matematiksel modeli kullanılarak, matris dönüştürücünün çıkış filtreli eşdeğer devresi oluşturulur. Dq koordinat sisteminde yer alan matris konvertörün PI kapalı devre kontrol sistemi tasarlanarak şebeke gerilimi dalgalandığında ve ani yük değişiminde sistemin kontrol yöntemi verilerek anormal çalışma koşullarında sistemin çıkış ve giriş parazitini azaltır. Anormal koşullar altında operasyon kontrol stratejisinin simülasyonu ve deneysel doğrulaması gerçekleştirilir.
Matris dönüştürücü; çift uzay vektörü; Matlab / Simulink
Çin Kütüphanesi Sınıflandırma Numarası: TM46
Belge tanımlama kodu: Bir
DOI: 10.16157 / j.issn.0258-7998.170370
Çince alıntı biçimi: Li Delu, Deng Xianming.Anormal koşullar altında ikili uzay vektör modülasyon matris dönüştürücülerinin stratejisi üzerine araştırma.Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2017, 43 (11): 147-150.
İngilizce alıntı biçimi: Li Delu, Deng Xianming.Anormal koşullar altında ikili uzay vektör kontrol matris dönüştürücüsünün modülasyon stratejisi üzerine çalışma.Elektronik Tekniğin Uygulanması, 2017, 43 (11): 147-150.
0 Önsöz
Büyük DC kapasitörlerin veya büyük indüktörlerin enerji depolamasının olmaması nedeniyle, şebeke voltajı anormal koşullar altında çalışırken matris dönüştürücüler etkili bir şekilde kullanılamaz. Matris dönüştürücünün bozulmaya direnme ve harmonikleri bastırma yeteneğini geliştirmek için bu makale, matris dönüştürücünün çıkış filtreli eşdeğer devresini oluşturmak için çift uzay vektörü tarafından kontrol edilen matris dönüştürücünün eşdeğer devre modelini kullanır ve koordinat dönüşümü fikrini benimser. Geri besleme kontrolü için çıkış geriliminin anlık değeri tanıtılmış ve şebeke gerilimi dalgalandığında sistemin kontrol yöntemi verilmiş ve anormal çalışma koşullarında sistemin çıkış ve giriş parazitini azaltan yük ani değişimi verilmiştir.
Dq koordinat sisteminde matris dönüştürücünün 1 PI kapalı döngü kontrolü
1.1 dq koordinat sisteminde transfer fonksiyonunun kurulması
LC filtre çıkışlı MC ana devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. Kapalı döngü kontrolünü uygulama sürecinde, invertör bağlantısının PI kontrol tasarımını göz önünde bulundurun; burada r, endüktans kaybının, hat empedansının ve açma ve kapama kaybının toplam etkisini temsil eder.
Kirchhoffun temel teorisine göre, inverter bağlantısının devre denklemi şu şekilde yazılabilir:
Anahtar modelindeki yüksek frekanslı bileşenleri göz ardı edin, üç fazlı sabit koordinat sistemindeki invertör aşamasının düşük frekanslı matematiksel modelini oluşturun ve aşağıdakileri elde etmek için basitleştirin:
Bunların arasında UoL = T, IoLP = T, TVSI = T.
İnverter aşamasının üç fazlı statik koordinat sistemi üzerindeki matematiksel modelin çok girişli ve çok çıkışlı bir sistem olduğu görülmektedir.Dq koordinat sisteminde bileşik vektör modelini elde etmek için formül (2) üzerinde dq koordinat dönüşümü gerçekleştirilmiştir.
Bunlar arasında udq, çıkış voltajının bileşik vektörüdür; iodq, çıkış filtresi indüktör akımının bileşik vektörüdür; ioLdq, çıkış yükünün akımıdır; Tdq, anahtarlama fonksiyonunun bileşik vektörüdür. Diferansiyel operatör yerine g'yi kullanarak şunlara sahibiz:
Formül (4) 'e göre, Şekil 2'de gösterildiği gibi tek girişli tek çıkışlı bir sistem elde edilebilir.
Yüksüz durumda, kompozit vektörün transfer fonksiyonu:
1.2 dq koordinat sisteminde kapalı döngü kontrol sisteminin tasarımı
Kapalı döngü sistemi prensibine göre, giriş voltajındaki bozulma, doğrudan doğruya DC voltajının bozulmasına yansır ve bu, invertör kademe anahtarlama devresinin voltaj kazancı Upn'nin değişmesine neden olur.
Şekil 3'ten, yüksüz kapalı döngü kontrol sisteminin açık döngü transfer işlevi:
2 Çalışma dışı koşullar altında kontrol stratejisinin analizi
Dengesiz üç fazlı giriş voltajı için, yukarıda belirtilen kapalı döngü kontrol stratejisinin buna uyarlanabilir yeteneği olmasına rağmen, bu adaptasyon yalnızca belirli bir aralıktaki matris dönüştürücünün çıkışı ile sınırlıdır ve temelde giriş voltajından etkilenmez ve Matris dönüştürücünün giriş akımı performansındaki bozulma dikkate alınamaz.
Üç faz dengesiz olduğunda, nötr bağlantısı olmayan üç fazlı sistem için, sıfır bileşen gerilimin etkisi genellikle dikkate alınmaz, yani:
p = p seçin, böylece n = n. Birleşik formül (9) Giriş akımı şu şekilde ifade edilebilir:
Formülde, Im herhangi bir normal sayıdır ve I *, giriş akımının daha az distorsiyonlu giriş akımının elde edilmesini sağlamak için hesaplama ile elde edilen talep akımı olduğunu gösterir.
Diğer bir deyişle, giriş geriliminin pozitif ve negatif bileşenlerinin üç fazlı ifadesi elde edildiği sürece komut akımı sentezlenebilir.
Eap ve ean'a göre ebp, ebn ve ecp, ecn elde edin ve ardından giriş akımının sırasıyla pozitif dizi uzay vektörü ve negatif dizi uzay vektör ifadelerini elde edin ve ardından referans akım ayarını elde etmek için sentezleyin.Bu yöntemin karmaşık olması gerekmez. Dönüşüm basit ve uygulanması kolaydır ve hesaplama miktarı azdır.
Dengesiz koşullarda giriş akımı kompanzasyon stratejisinin etkinliğini doğrulamak için bir simülasyon çalışması yapılmıştır. Simülasyon koşulları: giriş tarafı filtresi Lf = 5 mH, Cf = 10 F, Rf = 10 ; yük dirençli bir yüktür, her faz R = 10 , L = 5 mH; anahtarlama frekansı fs = 5 kHz. Simülasyon algoritması ode23tb'dir. Çift yönlü anahtar, ideal anahtar yapısını benimser. Giriş fazı voltajının efektif değeri 120 /, dengesiz B fazı giriş voltajının efektif değeri 100 / ve frekans 50 Hz'dir Beklenen çıkış hat voltajı 80 V ve çıkış frekansı 50 Hz'dir.
Şekil 4, geleneksel ikili uzay vektör kontrol stratejisinin giriş ve çıkış üç fazlı akım dalga formlarını gösterir ve Şekil 5, geliştirilmiş modülasyon stratejisinin giriş ve çıkış üç fazlı akım dalga formlarını gösterir.
İki kontrol stratejisi altında dört dengesiz koşul altında giriş ve çıkış akımlarının THD simülasyon karşılaştırmaları gerçekleştirilmiş ve sonuçlar Tablo 1 ve Tablo 2'de gösterilmiştir. Tablodaki farklı koşullar altında giriş ve çıkış akımının THD'sinin karşılaştırılması şunları gösterir:
(1) Giriş voltajı dengesiz olduğunda, iki modülasyon stratejisi altındaki çıkış akımı THD çok farklı değildir ve geliştirilmiş modülasyon stratejisi, giriş akımı THD'yi aynı voltaj dengesizliği altında geleneksel stratejiden daha küçük hale getirir. , Ve giriş akımının THD'si, daha büyük dengesizlik altında bile izin verilen aralıkta tutulabilir.
(2) Voltaj dengesizliği belirli bir aralığı aştığında, geliştirilmiş yöntem uygulansa bile, giriş ve çıkış akımının THD'si daha büyük olacaktır. Analizden sonra, giriş voltajının dengesizliği belirli bir aralığı aştığında, giriş voltajı artık çıkış voltajını beklenen değere ulaştıramaz, bu nedenle giriş ve çıkış performansı kötüleşir.
3 Deneysel doğrulama
DSPACE'in prototip deney sistemi oluşturuldu ve parametre ayarı yukarıdaki simülasyonla aynıydı. Şekil 6 (b) ve 7 (b), iki stratejinin altındaki çıkış dalga formlarıdır.İki strateji altındaki çıkış dalga formu performansının temelde aynı olduğu görülebilir; Şekil 6 (a) ve 7 (a) sırasıyla iki stratejidir Giriş akımı dalga formu altında, geliştirilmiş strateji altında giriş akımı dalga formunun performansının, geleneksel strateji altındaki dalga formunun sinüsünden açıkça daha iyi olduğu görülebilir.
4. Sonuç
Bu makale, matris dönüştürücünün çıkış filtreli eşdeğer devresini oluşturmak için çift uzay vektörü tarafından kontrol edilen matris dönüştürücünün eşdeğer devre modelini kullanır, matris dönüştürücünün dq koordinatı altında kapalı döngü kontrol transfer fonksiyonunu analiz eder ve anormal işlemi verir. Şebeke gerilimi dalgalandığında ve koşullar altında yük aniden değiştiğinde sistemin kontrol yöntemi Simülasyon ve deneyler, yöntemin anormal çalışma koşullarında sistemin çıkış ve giriş parazitini azalttığını ve iyi bir uyarlanabilirliğe sahip olduğunu kanıtlamıştır.
Referanslar
Deng Wenlang. İki aşamalı matris dönüştürücü ve kontrol stratejisi üzerine araştırma. Changsha: Central South University, 2007.
SUN K, HUANG L, MATSUSE K. Çıkış voltaj hatası iptali ile indüksiyon motor vektör kontrol sürücüsünü besleyen Geliştirilmiş bir matris dönüştürücü Uygulamalı Güç Elektroniği Konferansı, APEC 2007: 250-255.
Deng Wenlang, Yang Xinrong, Zhu Jianlin. Dq koordinatına dayalı iki aşamalı matris dönüştürücünün kapalı döngü kontrolü üzerine araştırma Electric Drive, 2007, 37 (2): 20-24.
Chen Xiyou, Chen Xueyun, Wei Qi. Asimetrik giriş durumunda matris dönüştürücünün uzay vektör modülasyon stratejisi geliştirildi. Journal of Electrotechnical Technology, 2000, 15 (2): 78-82, 40.
Xia Yihui, Zhang Xiaofeng, Qiao Mingzhong ve diğerleri.Matris dönüştürücüler için iki şebeke tarafı birim güç faktörü kontrol yöntemi.Çin Elektrik Mühendisliği Bildirileri, 2016, 36 (5): 1328-1335.
Deng Wenlang, Yang Xinrong, Zhu Jianlin, vb. Anormal giriş koşulları altında iki aşamalı matris dönüştürücünün modülasyon stratejisi iyileştirmesi Journal of Electrotechnical Technology, 2007, 22 (1): 96-102, 107.
Liu Xiao.AC-DC matris dönüştürücü modülasyonu ve kontrol stratejisi üzerine araştırma Jinan: Shandong Üniversitesi, 2014.
Liu Xiaoyu, Zhou Bo, Qin Xianhui ve diğerleri.İki aşamalı matris dönüştürücünün şebeke tarafı güç faktörü. Journal of Electrotechnical Technology, 2012 (12): 71-78, 12.
ZHOU D, SUN K, HUANG L. Anormal koşullarda matris dönüştürücü işleminin değerlendirilmesi, Altıncı Uluslararası Elektrik Makineleri ve Sistemleri Konferansı, 2003: 402-406.
Deng Wenlang, Yang Xinrong, Zhu Jianlin, vb. Anormal giriş koşulları altında iki aşamalı matris dönüştürücünün modülasyon stratejisi iyileştirmesi Journal of Electrotechnical Technology, 2007, 22 (1): 96-102, 107.
Chen Xiyou, Chen Xueyun, PARK dönüşümüne dayalı uzay vektör modülasyon matris dönüştürücüsünün geçici analizi, Çin Elektrik Mühendisliği Derneği Bildirileri, 2000, 20 (5): 80-84.
Li Lijuan, Wang Yan, Yi Lingzhi, vb. Çok seviyeli bir matris dönüştürücünün eşdeğer devresi ve uygulaması Yüksek Gerilim Teknolojisi, 2013 (3): 741-748.
Liu Xiaoyu, Zhou Bo, Qin Xianhui ve diğerleri.İki aşamalı matris dönüştürücünün şebeke tarafı güç faktörü.Elektroteknik Mühendisliği Dergisi, 2012 (12): 71-78, 128.
