Sterowanie napędu trakcyjnego z filtrem wyjściowym falownika napięcia

• Autorzy: Drozdowski P. , Jeleń M.

Warianty tytułu

EN

Control of a traction drive with an output filter of voltage source inverter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono ideę metody sterowania napędu trakcyjnego z silnikiem indukcyjnym klatkowym, zasilanym za pomocą falownika napięcia z filtrem wyjściowym typu LC (rys. 1). Przyjęto metodę sterowania wektorowego, opisaną w [1, 9], polegającą na wymuszaniu napięć na uzwojeniach silnika. W odróżnieniu od bezpośredniego zasilania za pomocą falownika, napięcia o kształcie sinusoidalnym występują na wyjściu filtru LC. Dla zapewnienia jakości pracy napędu wprowadzono dodatkowy układ sterujący z odpowiednim odsprzęganiem sygnałów. Jakość pracy napędu oceniono na podstawie przebiegów zamieszczonych na rys. 3-5 przedstawiających kontrolowany rozruch i hamowanie odzyskowe. Zastosowane szybkie sterowanie napięcia wyjściowego filtru umożliwia jego zastosowanie w napędach sterowanych skalarnie i sinusoidalnym lub trapezowym kształcie napięcia. Z układu na rys. 2 może być usunięty regulator prędkości w napędach sterowanych bezpośrednio na moment silnika, jak to często odbywa się w pojazdach trakcyjnych. Przy zasilaniu sinusoidalnym ograniczane są w dużym stopniu prądy pojemnościowe, prądy łożyskowe i tętnienia momentu.

EN

In this paper a concept for control method of a traction drive was presented. the drive is composed of a cage induction motor and the voltage source inverter equipped with an output LC filter (Fig. 1). For the drive control a well known method [1, 9] of field oriented vector control was assumed. this was the method with forced motor voltages. In this case the voltages appropriate for control have to be created on the output of the filter and not on the output of the inverter as previously. For this task an additional control scheme was added to the classical control with decoupling signals. there appeared that assumed fast control of output voltages gives sinusoidal voltages on stator windings and assures stable and satisfied work of the drive. This was illustrated with Figs. 3-5 for starting of the motor and regenerative braking. From the control scheme (Fig. 2) the speed controller can be removed, since the motor torque signal can be settled individually in the traction drive. The fast control of the filter output voltages allows also for the scalar control with sinusoidal or trapezoidal voltages. Comparing with the operation without the filter the drive operates almost the same, though the ripples of the electromagnetic torque are lower significantly. Additionally the capacitance currents, bearing currents and voltage stresses in motor insulation are almost eliminated.

Słowa kluczowe

PL

falownik napięcia; filtr wyjściowy LC; napęd trakcyjny; silnik indukcyjny; sterowanie wektorowe

EN

induction motor; LC output filter; traction driver; vector control; voltage source inverter

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 108, z. 1-E
• Strony: 67--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.,Wz., rys., wykr.,

Twórcy

autor

Drozdowski P.

autor

Jeleń M.

Bibliografia

• [1] Drozdowski P., Wprowadzenie do napędów elektrycznych, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 1998.
• [2] Conraths H-J., Gieβler F., Heining H-D., Shaft Voltages and Bearing Currents – New Phenomena in Inverter Driven Induction Machines, EPE’99 Lausanne, CDROM.
• [3] Guziński J., Sensorless AC Drive Control with LC Filter, Gdansk University of Technology, 2009.
• [4] Moreira A., Lipo T., Modeling and Evolution of du/dt Filters for AC Drives With High Switching Speed, EPE, Graz 2001.
• [5] Mukherjee S., Poddar G., Fast Control of Filter for Sensorless Vector Control SQIM Drive With Sinusoidal Motor Voltage, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 54, No. 5, October 2007, 2435-2442.
• [6] Orłowska-Kowalska T., Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi, PAN Kom. Elektrotech., „Postępy napędu elektrycznego i energoelektroniki”, Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
• [7] Salomäki J., Hinkkanen M., Luomi J., Sensorless Control of Induction Motor Drives Equipped With Inverter Output Filter, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006, 1188-1197.
• [8] Seliga R., Koczara W., Multiloop Feedback Control Strategy in Sine-Wave Inverter for an Adjustible Speed Cage Induction Motor Drive System, EPE, Graz 2001, CDROM.
• [9] Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press, 1998.
• [10] Witkowski S., Sterowanie silnikiem asynchronicznym klatkowym z filtrem wyjściowym falownika napięcia, rozprawa doktorska, Politechnika Gdańska, Wydz. Elektrotechniki i Automatyki, Gdańsk 2006.
• [11] Zientek P., Prądy łożyskowe w silnikach indukcyjnych zasilanych z falowników PWM, Prace Nauk. Politechniki Śląskiej, Elektryka, Rok LIII, z. 3, Gliwice 2007, 83-98.
• [12] Jarzębowicz L., Sterowanie trakcyjnym silnikiem synchronicznym z magnesami zagłębionymi w wirniku bez pomiaru wielkości mechanicznych, rozprawa doktorska, Politechnika Gdańska, Wydz. Elektrotechniki i Automatyki, Gdańsk 2010.