Direct Torque and Flux Control for PWM Inverter Fed Induction Motor Drive For Electrical Tram Transportation

• Autorzy: Wójcik P. , Świerczyński D. , Kaźmierowski M. , Janaszek M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie metody Bezpośredniej Regulacji Momentu z Modulacją Wektorową dla napędów tramwajowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper an application of Direct Torque Control with Space Vector Modulation (DTC-SVM) controlled induction motor for tram drive is presented. Thanks to its advantages like: excellent dynamics, low torque ripples, insensitivity for motor parameters changes, constant switching and low sampling frequency, DTC-SVM is used in various applications. In proposed case DTC-SVM is used for tram traction based on PWM Voltage Sourced Inverter Fed Induction Machine. This method was chosen after comparison with Field Oriented Control (FOC), Switching Table Direct Torque Control (ST-DTC) and Direct Self Control (DSC). Above base speed an improved Field Weakening algorithm for torque maximization was implemented. The paper presents parallel structure of DTC-SVM and also operation ranges are described including field weakening region. Some simulation and experimental results of the 75kW induction motor drive which illustrate steady state and dynamic performance are attached.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metody Bezpośredniej Regulacji Momentu z Modulacją Wektorową (ang. Direct Torque Controll with Space Vector Modulation DTC-SVM) dla napędów tramwajowych. Zastosowanie metody DTC-SVM pozwala na bezpośrednią regulację momentu, redukcję tętnień prądu i momentu, a także zmniejszenie strat łączeniowych (w porównaniu z metodą bezpośredniej regulacji momentu z tablicą łączeń ST-DTC). Ponadto, metoda DTC-SVM jest niewrażliwa na zmiany parametrów silnika, co daje jej przewagę nad metodami zorientowanymi polowo (ang. Field Oriented Control FOC). Dzięki swym właściwościom napęd tramwajowy stosujący metodę DTC-SVM spełnia wymagania stawiane nowoczesnym układom trakcyjnym. Testowano typowy silnik trakcyjny o mocy 75 kW i momencie znamionowym 260 Nm. Przedstawione zostały wyniki badań w zarówno zakresie prędkości nominalnej, jak również w obszarze osłabiania strumienia.

Słowa kluczowe

EN

DTC-SVM; electrical tram drives; field; vector modulation

PL

napęd trakcyjny; strumień; modulacja wektorowa; DTC-SVM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 12
• Strony: 115--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., schem.

Twórcy

autor

Wójcik P.

autor

Świerczyński D.

autor

Kaźmierowski M.

autor

Janaszek M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Hasse K., Drehzahlregelverfahren fur schnelle Umkehrantriebe mit stromrichtergespeisten Asynchron-Kurzschlusslaufer motoren ’, Regelungstechnik, 20 (1972), 60-66. (in German)
• [2] Blashke F., The principle of fiels-orientation as applied to the Transvector closed-loop control system for rotating-field machines ’, Siemens Reviev, 34 (1972), 217-220.
• [3] Takahashi I., Noguchi T., A new quick-response and high efficiency control strategy of an induction machine’, IEEE Trans. on Industrial Application, Vol. IA-22, no.5, Sept./Oct. 1986, 820-827.
• [4] Baader U., Depenbrock M., Gierse G., Direct Self Control (DSC) of Inverter-Fed-Inducktion Machine - A Basis for Speed Control Without Speed Measurement‘ IEEE Trans. of Industry Applications, Vol. 28, No. 3 May/June 1992, 581-588.
• [5] Depenbrock M., Direct Self Control of Inverter-Fed Induction Machines‘ IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. PE-3, no.4, Oct. 1988, 420-429.
• [6] Kazmierkowski M. P., Krishnan R., Blaabjerg F., Control in Power Electronics Selected Problems‘ Academic Press, 2002.
• [7] Casadei D., Serra G., Tani A., Constant frequency operation of a DTC induction motor drive for electric vehicle‘ Proc. of ICEM Conf., Vol. 3, 1996, 224-229.
• [8] Swierczynski D., Zelechowski M., Universal structure of direct torque control for AC motor drives‘ Przegląd Elektrotechniczny, No. 5/2004, 489-492.
• [9] Hoffman F., Janecke M., Fast Torque Control of an IGBT-Inverter-Fed Tree-Phase A.C. Drive in the Whole Speed Range - Experimental Result‘ Proc. EPE Conf., 1995, 3.399-3.404.
• [10] Xue Y., Xu X., Habetler T. G., Divan D. M., A low cost stator flux oriented voltage source variable speed drive‘ Conference Record of the 1990 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, Vol.1, 7-12 Oct. 1990, 410-415.
• [11] Swierczynski D., Zelechowski M., Universal structure direct torque control for synchronous permanent magnet and asynchronous motors‘ International XIII Symposium on Micromachines and Servodrives, Krasiczyn, Sep. 2002, 333-340. (in Polish)
• [12] Buja G. S., Kazmierkowski M. P., Direct Torque Control of PWM Inverter–Fed AC Motors – A Survey‘ IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 51, Issue: 4, Aug. 2004, 744-757.
• [13] Twerd Company, Torun, Poland (www.twerd.pl)