双定子感应电机的行为由中性点夹多电平逆变器

文摘

使用多级逆变器与感应机已成为最受欢迎的能源转换和管理系统。本文讨论了双定子绕组感应机的行为(DSIM)电源,这是一个电源中性点夹紧(NPC)。多电平逆变器的PWM控制技术进行了分析。DSIM控制PWM技术获得的多载波PWM技术和各种特征的比较研究后DSIM考虑两颗恒星之间的不同的电气补偿(0°、30°、60°)。两颗恒星之间的差距被认为,是影响扭矩和利率循环电流的谐波失真。

1。介绍

感应机n-phase对称的连续阶段之间有一个等边角钢定子= 2 p / n。假设分布的正弦绕组,以便所有更高的空间谐波磁动势可以忽略。奇数的机器相区别的消除第一个较大的谐波电流、谐波与pentaphase“5”机器,heptaphase机的谐波“7”(1- - - - - -4]。

的主要目标之一多相机器和可靠性是已知的;例如,在multistar机械失败的情况下一个阶段我们只需要断开恒星包含错误的阶段,这样可以减少扭矩,部署50%显著增加转矩波动和磁的歌5- - - - - -8]。通过多相机器的历史,最受欢迎的多相双三相机器类型的机器。双三相机器具有多相结构与两组三相定子绕组定子架相同。缺点,双三相机器可以受不受欢迎的定子电流谐波问题[9- - - - - -11]。

功率增加时,问题出现在电压逆变器和机器本身。静态开关电压逆变器的开关电流高,常常需要几个并行结构,给定的功率,降低开关电流电压增加。逆变器电压PWM技术对高压梯度,造成绝缘加速老化(4,12- - - - - -14]。

为了避免这种情况,在可能的解决方案之一是大量的阶段主要分发提供给机器的力量。另一个解决方案是进行多级逆变器提供一个更好的质量供应同时要求小尺寸开关(IGBT)。这允许简单的结构和检测逆变器,减少热问题和电磁干扰3,15,16]。

机器的概念和几个绕组出生为了两个单独的绕组。与传统机床相比,有一个第二绕组有助于控制机器的速度,并通过静态转换器传送重要的权力。

多相机器的机器数量的阶段q大于三个三相相比,可以提供更多的机器,因为他们不能遵守需求要求在特定的应用领域;他们开发的主要领域的培训变速高功率因为乘法阶段的数量允许一方面改善操作的安全,直到至少三个阶段是活跃的;可能有多达三个阶段需要打开没有中立的连接,另一方面减少组件功率调节器的能量的大小。

这些限制使多相机一个非常有趣的概念;目前在海洋、铁路牵引,石化行业,航空电子设备,汽车等。17- - - - - -20.]。

最著名的多相机可能是双定子绕组感应电机的两颗恒星是相同的和共享相同的定子和相移角为30°。其绕组相同数量的波兰人和提供在同一频率。转子的结构相同的三相机器,所以它可以是鼠笼式或伤口形成三相绕组。

2。双定子感应电动机的数学模型

双三相机是最常见的多相结构。双三相机器有两套三相定子绕组定子架相同。位移之间的绕组集可以采取不同的值。然而,只有0、30或60电度实际上是在实践中遇到的。如果绕组集不是空间转移,由此产生的机本质上是一个传统的三相机两套平行的绕组。另一方面,取代60电度的结果在一个设定的绕组对称由六个阶段组成的机器。尽管这两种选择可以带来一些好处,最流行的解决方案是,连接三相定子绕组的明星是空间转移30电度,和中立点的集电盟友相互隔绝。(我)第一阶段的恒星 , ,和 ,阶段的第二个明星 , ,和转子阶段的标志 , 。(2) 两颗恒星之间的表达的角度位移。(3) 表示转子的位置(阶段)相比,恒星(阶段)。(iv) 表示转子的位置(阶段)相比,恒星(阶段)。(v)机器的操作是假定没有饱和磁路和忽略磁滞和涡流的影响。(vi)机器的建设被认为是均匀的。(七)每个阶段产生的磁动势是正弦分布的两个帧。(八)两相定子绕组是平衡的,相同的。

考虑上述简化的假设和符号向量的数量的电压、电流、流量,我们可以写出下列向量:

对于明星1,

对于明星2,

转子,

星1和星的电气方程2和转子,分别表达了

通量表达式如下: 在哪里 是定子电阻矩阵(星1和2)和转子 是明星的漏电感的一阶段1,星际2,转子。

在应用程序的dq变换和必要的操作,(4),(5)和(6)在dq成为 与 坐标的旋转速度(d, q)相对于转子和 坐标的旋转速度(d, q)相对于恒星1。

应用通量的公园转换方程,我们得到 与是循环之间的互感星,星2,和转子。

前面的方程组

与 被恒星的环电感1; 恒星的环电感2; 转子的循环电感。

电磁转矩可以表示 通过引入通量方程(19)和(20.)(25我们获得 引入电流方程和在(25我们获得

参考系与定子( )我们可以得到状态方程的形式 与 状态向量和 输入向量。

经过计算,我们得到如下矩阵: 双定子绕组感应电机模型,NPC逆变器模型和控制器是在MATLAB中实现。参考外定子的无功功率是统一设置为零,以确保电网的功率因数。

3所示。两个三级人大VSI-DSIM瀑布

3.1。两个三级人大VSI结构

操作模式是由一个逆变器提供一个DSIM双定子绕组,也就是说,6武器控制的PWM控制,如图1。

在这种情况下,前三个武器(A、B和C)供应第一明星转120°之间,相同的其他三个武器(D, E, F),但两颗恒星是由电子转移角度α。图1显示一个逆变器的构造图双星,供应一个双星负载(标准rl) [6]。

矩阵显示了简单的电压以下两颗恒星与转移天使(0°):

写以下矩阵代表两颗恒星组成的电压:

两个节点之间的电压和是 这些表达电压和直流电压的控制信号

3.2。两个三级人大VSI PWM策略

我们采用了这种技术(多载波PWM技术)来控制多电平逆变器。这项技术是基于传统的正弦调制。的比较是一个正弦信号叫做调制在三角波信号称为载体。

PWM技术是治疗分别设置点的情况是正的,那些是负的,如图2。

逆变器与m水平,需要的命令(m - 1)三角信号具有相同的频率同样的大小(峰间)。

全国人大逆变器的开关控制信号从三个获得参考正弦信号相位转移 ,频率 ,和大小

PWM技术的特点是两个报告,调制和频率的速度比,定义如下: :的速度调制。 :频率比。

3.3。模拟DSIM提供的多电平逆变器

3.3.1。原则

识别仿真结果,我们将看看电磁的进化,机械、电气、和磁性特征的各级逆变器使用,考虑到一个转变α= 30°。

逆变器的仿真在m水平建立了由软件Matlab仿真软件。

3.3.2。仿真的结果

数据3- - - - - -6说明了进化的输出电压逆变器的一个部门当增加的数量水平。

根据研究结果发现,当逆变器电压的水平是m = 2 m = 7,输出电压的方法越来越完美的正弦形式。

数据7- - - - - -10说明电磁转矩和转速的演变为各种水平的逆变器使用。

表1显示的速度波动第二水平对应的数量。

电源电压的波形的影响出现在稳态电磁转矩的水平,也没有影响的形状特征的速度旋转。

4所示。比较研究的各种特征DSIM考虑两颗恒星之间的不同的电气补偿(0°、30°、60°)

数据11,12,13分别代表特征电磁转矩,转速,高频矩的特征DSIM由多级逆变器(7) (见表2和3)。

5。讨论

仿真结果发现当结合inverter-DSIM类似于模拟结果发现DSIM提供一个平衡的直接来源,但由于谐波的存在电磁转矩时,定子和转子电流的高频矩特征,和通量。

由于这些谐波电压逆变器的存在;他们逐渐减少水平的逆变器数量的增加。

在现实中,静态转换器可以提供一个电压(电流)削减(e),因为可以电子电力电子开关。减少的不利影响,减少输出电压,从而更倾向于“理想转换器”,我们将增加可用的数量水平的静态转换器的输出。这将降低电压的振幅削减方面,所以谐波的振幅线是由切割。

6。结论

介绍了多级NPC逆变器的影响来源之间的循环电流和电压DSIM的两颗恒星。另一方面,更高层次的多电平逆变器的输出电压有助于提高感应电机的一个操作系统主要是通过减少当前消费的失真和电磁转矩脉动。

电压和电流引起的最小化的减少(THD和改善质量的能量,这就意味着减少定子电流的转矩波动和清洁。PWM给更好的结果。模拟的结果(机械、电气和磁特性)确认机器上的有效性理论研究和建立模型。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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