Układ laboratoryjny napędu z silnikiem PMSM sterowanym z kształtującego napięcie ciągłe 3-poziomowego falownika napięcia typu NPC

• Autorzy: Tarczewski T. , Grzesiak L. M. , Wawrzak A. , Karwowski K. , Erwiński K.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.06.31

Warianty tytułu

EN

Laboratory setup of the drive with PMSM controlled by continuous voltage shaping NPC type 3-level voltage inverter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono zagadnienia dotyczące budowy i sterowania napędem z silnikiem PMSM i 3-poziomowym falownikiem napięcia z diodami poziomującymi. Opracowany falownik, dzięki zastosowaniu wyjściowego filtra LC, charakteryzuje się sinusoidalnym napięciem wyjściowym. Przedstawiono również bazujący na sprzężeniu od zmiennych stanu dyskretny algorytm sterowania zapewniający uzyskanie sinusoidalnego napięcia wyjściowego o niskiej zawartości harmonicznych w szerokim zakresie pracy napędu. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych potwierdzające poprawne działanie opracowanego układu napędowego.

EN

In this paper designing and control process of the drive with PMSM and 3-level neutral point clamped voltage inverter was discussed. Designed inverter, with the help of an output LC filter, provides true sine wave output voltage. Discrete state feedback control algorithm was used in order to obtain sine wave output voltage of the designed inverter with low harmonics content in a wide range of the drive operation. Proper operation of the designed drive was confirmed in simulation as well as experimental test results.

Słowa kluczowe

PL

3-poziomowy falownik napięcia; filtr LC; regulator od stanu

EN

3-level neutral point clamped inverter; LC filter; state feedback controller

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 6
• Strony: 166--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., schem., tab.

Twórcy

autor

Tarczewski T.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

autor

Grzesiak L. M.

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

autor

Wawrzak A.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

autor

Karwowski K.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

autor

Erwiński K.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, w Toruniu, Instytut Fizyki, Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Steinke J.K., Use of an LC filter to achieve a motor-friendly performance of the PWM voltage source inverter, IEEE Transactions on Energy Conversion, 14 (1999), n.3, 649–654
• [2] Teichmann R., Bernet S., A comparison of three-level converters versus two-level converters for low-voltage drives, traction, and utility applications, IEEE Transactions on Industry Applications, 41 (2005), n.3, 855-86
• [3] Nabae A., Takahashi I., Akagi H., A new neutral-point-clamped pwm inverter, IEEE Transactions on Industry Applications, IA- 17 (1981), n.5, 518-523
• [4] Kojima M., Hirabayashi K., Kawabata Y., Ejiogu, E.C., Kawabata T., Novel vector control system using deadbeatcontrolled PWM inverter with output LC filter, IEEE Transactions on Industry Applications, 40 (2004), n.1, 162-169
• [5] Koczara W., Seliga R., High quality sinusoidal voltage inverter for variable speed AC drive systems, The Third International Power Electronics and Motion Control Conference, IPEMC 2000, 3 (2000), 1181-1184
• [6] Pawlikowski A., Grzesiak L., Vector-controlled three-phase voltage source inverter producing a sinusoidal voltage for AC motor drives, The International Conference on "Computer as a Tool", EUROCON 2007, (2007), 1902-1909
• [7] Tarczewski T., Grzesiak L.M., State feedback control of the PMSM servo-drive with sinusoidal voltage source inverter, 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC), (2012), DS2a.6-1-DS2a.6-6
• [8] Rodriguez, J., Jih-Sheng Lai, Fang Zheng Peng, Multilevel inverters: a survey of topologies, controls, and applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 49 (2002), n.4, 724-738
• [9] Lopez O., Alvarez J., Doval-Gandoy J., Freijedo F.D., Nogueiras A., Lago A., Penalver C.M., Comparison of the FPGA Implementation of Two Multilevel Space Vector PWM Algorithms, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 55 (2008), n.4, 1537-1547
• [10] Powerlite inductor cores, Technical Bulletin, www.hitachimetals.com, ref:plc05092011
• [11] Tarczewski T., Grzesiak L.M., PMSM fed by 3-level NPC sinusoidal inverter with discrete state feedback controller, 15th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE'13-ECCE Europe, (2013), P.1 – P.9
• [12] Rodriguez J., Bernet S., Steimer P.K., Lizama I.E., A survey on Neutral-Point-Clamped inverters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57 (2010), n.7, 2219-2230
• [13] Kazmierkowski M.P., Krishnan R., Blaabjerg F., Control in Power Electronics, Selected Problems, Academic Press, 2002
• [14] Tarczewski T., Grzesiak L.M., Sterowanie od stanu serwonapędem z silnikiem PMSM zasilanym z przekształtnika o sinusoidalnym napięciu wyjściowym, Przegląd Elektrotechniczny, 88 (2012), no.4b, 252-258
• [15] Tewari A., Modern control design: with MATLAB and SIMULINK, Chichester: John Wiley and Sons, (2005)