Control of single-phase to three-phase AC/DC/AC PWM converters for induction motor drives

• Autorzy: Lee D.Ch. , Kim Y.S.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie PWM układem AC/DC/AC przekształtnika jednofazowego zasilającego przekształtnik trójfazowy dla zastosowania w napędach z silnikami indukcyjnymi

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja "POWER ELECTRONICS AND INTELLIGENT CONTROL FOR ENERGY CONSERVATION", PELINCEC 2005, Warszawa, 16-19 październik 2005
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper proposes a control scheme of single-phase to three-phase PWM converters for low power three-phase induction motor drives, where a single-phase half-bridge PWM rectifier and a two-leg inverter are used. With this converter topology, the number of switching devices is reduced to six from ten in case of full-bridge rectifier and three-leg inverter systems. In addition, the source voltage sensor is eliminated with a state observer which controls the deviation between the model current and the system current to be zero. A simple voltage modulation method is used for a two-leg Inverter and a new technique to eliminate the effect of the dc link ripple voltage on the output current is proposed. Though the converter topology itself is of lower cost than the conventional one, it retains such functions as sinusoidal input current, unity power factor, de-link voltage control, bidirectional power flow, and VVVF output voltage. The experimental results for the V/F control of 3Hp induction motor drives controlled by a DSP TMS320C31 chip have verified the effectiveness of the proposed scheme.

PL

W artykule tym została przedstawiona metoda sterowania PWM układem jednofazowego prostownika aktywnego pół-mostkowego w połączeniu z przekształtnikiem trójfazowym dwugałęziowym dla zastosowań w napędach niskiej mocy. Charakterystyczną cechą powyższej topologii jest zredukowana ilość łączników do 6-ciu w porównaniu ze standardową topologią pełnego mostka (4 klucze) oraz dołączonego falownika napięcia (dodatkowe 6 kluczy), gdzie całkowita liczba łączników w konwencjonalnym układzie wynosiłaby 10. W proponowanym sterowaniu, czujnik napięcia został wyeliminowany poprzez wprowadzenie obserwatora stanu, który zmniejsza uchyb pomiędzy prądem zadanym z modelu oraz prądem rzeczywistym do zera. Dodatkowo została zaproponowana nowa prosta metoda sterowania PWM w układzie dwugałęziowym falownika napięcia, która eliminuje wpływ tętnień napięcia obwodu pośredniczącego na prąd falownika. Główną zaletą nowej topologii układu jest niski koszt w porównaniu z konwencjonalną topologią oraz jego cechy takie jak: sinusoidalny prąd falownika, poprawa współczynnika mocy PFC, regulacja napięcia obwodu pośredniczącego, dwukierunkowy przepływ mocy oraz regulowane napięcie wyjściowe falownika. Wyniki eksperymentalne w układzie sterowania skalarnego V/Hz trójfazowym silnikiem indukcyjnym za pomocą procesora sygnałowego DSP TMS320C31 potwierdziły skuteczność proponowanej metody.

Słowa kluczowe

EN

AC/DC/AC PWM converter; two-leg inverter; induction motor; source voltage estimation; DC-link voltage ripple

PL

przekształtnik PWM AC/DC/AC; przekształtnik dwugałęziowy; estymator napięcia źródłowego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 82, nr 2
• Strony: 101--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lee D.Ch.

autor

Kim Y.S.

• Yeungnam University, Gyeongbuk, Korea,

Bibliografia

• [1] H. N. Hickok, "Adjustable speed a tool for saving energy losses in pumps, fan, blowers and Compressors," IEEE Trans, on IA, vol. 21, no. 1, pp. 124-136, 1985.
• [2] P. Enjeti and A. Rahman, "A new single phase to three phase converter with active input current shaping for low cost ac motor drives," IEEE Trans, on IA, vol. 29, no. 4, pp. 806-813, 1993.
• [3] N. Mohan, T. M. Underland, and R. J. Ferraro, "Sinusoidal line current rectification with a 100 kHz B-SIT step-up converter," IEEE PESC Conf. flee., pp. 92-98, 1984.
• [4] J. T. Boys and A. W Green, "Current-forced single-phase reversible rectifier," IEE Proceeding-B, vol. 136, no. 3, pp. 205-211, 1989.
• [5] R. Srinivasan and R. Oruganti, "A unity power factor converter using half-bridge boost topology," IEEE Trans, on PE., vol. 13, no. 3, pp. 487-500, 1998.
• [6] C. B. Jacobina and M. B. R. Correa, "Induction motor drive system for low-power application," IEEE Trans, on IA, vol. 35, no. 1, pp. 52-61, 1999.
• [7] C. B. Jacobina, E. R. C. da Silva, and A. M. N. Lima, "Vector and scalar control of a four switch three phase inverter," IEEE IAS Conf Flee., pp. 2422-2429, 1995.
• [8] G. Kim and T. A. Lipo," VSI-PWM rectifier/inverter system with a reduced switch count," IEEE IAS Conf Rec., pp. 2327-2332, 1995.
• [9] K. Toyama, T. Takeshita, and N. Matsui, "Stability and initial estimation of power source voltage sensorless single-phase PWM ac/dc converter," Trans. of JIEE, vol. 116-D, no. 3, pp. 354-360, 1996.
• [10] I. Ando and I. Takahashi, "Simple sensorless control of a sinusoidal input current PWM converter," Trans. of JIEE., vol. 118-D, no. 1, pp. 136-17, 1998.
• [11] T. Noguchi, H. Tomiki, S. Kondo, and I. Takahashi, "Direct power control of PWM converter without power-source voltage sensors," IEEE Trans, on IA, vol. 34, no. 3, pp. 473-479, 1998.
• [12] T. H. Liu, "A maximum torque control with a controlled capacitor for a single-phase induction motor," IEEE Trans, on IE, vol.42, no. 1, pp. 17-24, 1995.