Direct torque controlled pwm inverter fed induction motor drive for city transportation

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

Warianty tytułu

PL

Napęd falownikowy z silnikiem indukcyjnym sterowany metodą bezpośredniej regulacji momentu z modulacją wektorową dla transportu miejskiego

• 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 drive 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). DTC-SVM combines advantages and eliminates drawbacks commonly used methods like FOC and ST-DTC. There are no hysteresis controllers, what gives possibility to reduce sampling and also switching frequency. It leads to reduce switching loses (important in high power applications). Constant switching frequency is ensured by using Space Vector Modulation strategy. In DTC-SVM linear PI regulators are used. Both stator flux and electromagnetic torque are controlled directly. High dynamics is achieved and also good stationary operation performance is kept. This advantages allow to implement DTC-SVM for traction drives. The paper presents parallel structure of DTC-SVM. Operating ranges, including field weakening region, are described. Some experimental results of the 75kW induction motor drive which illustrate its performance are attached.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metody Bezpośredniej Regulacji Momentu z Modulacją Wektorową (ang. Direct Torque Control with Space Vector Modulation DTC-SVM) dla napędów tramwajowych. 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. 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) poprzez utrzymanie stałej częstotliwości przełączeń tranzystorów. Ponadto, metoda DTC-SVM jest niewrażliwa na zmiany parametrów silnika, co daje jej przewagę nad metodami zorientowanymi połowo (ang. Field Oriented Control FOC). Dzięki swym właściwościom napęd tramwajowy stosujący metodę DTC-SVM spełnia wymagania stawiane nowoczesnym układom trakcyjnym.

Słowa kluczowe

EN

electrical tram drives; field weakening; direct torque control with space vector modulation; DTC-SVM

PL

silnik indukcyjny; transport miejski; falownik

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 62, nr 28
• Strony: 355--361
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Wójcik P. P.

autor

Świerczyński D.

autor

Kazmierkowski M.

autor

Janaszek M.

• Warsaw University of Technology, Department of Electrical Engineering, Institute of Control and Industrial Electronics, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] BLASHKE F., The principle of fiels-orientation as applied to the Transvector closed-loop control system for rotating-field machines ' in Siemens Reviev 34, 1972, pp. 217-220.
• [2] 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, pp. 820-827.
• [3] DEPENBROCK M., Direct Self Control of Inverter-Fed Induction Machines ' IEEE Trans, on Power Electronics, Vol. PE-3, no.4, Oct. 1988, pp. 420-429.
• [4] KAZMIERKOWSKI M. P., KRISHNAN R., BLAABJERG F., Control in Power Electronics Selected Problems ' Academic Press, 2002.
• [5] 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, pp. 224-229.
• [6] ŚWIERCZYNSKI D., ŻELECHOWSKI M., Universal structure of direct torque control for AC motor drives^ Przegląd Elektrotechniczny, No. 5/2004, pp. 489-492.
• [7] HOFFMAN F., JANECKE M., Fast Torque Control of an lGBT-Inverter-Fed Tree-Phase A.C Drive in the Whole Speed Range - Experimental Result' Proc. EPE Conf, 1995, pp. 3.399-3.404.
• [8] 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^pp. 410-415.
• [9] SWIERCZYNSKI D., ZELECHOWSKI M., Universal structure direct torque control for synchronous permanent magnet and asynchronous motors ' International XIII Symposium on Micromachi-nes and Servodrives, Krasiczyn, Sep. 2002, pp. 333-340. (in Polish)
• [10] BUJA G. S., KAZMIERKOWSKI M. P., Direct Torque Control of P WM Inverter-Fed AC Motors -A Survey ' IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 51, Issue: 4, Aug. 2004, pp. 744-757.
• [11] Tvverd Company, Torun, Poland (www.twerd.pl)