بهبود عملکرد روش کنترل مستقیم گشتاور در کنترل دور موتورهای القایی با استفاده از اینورترهای چندسطحی

نوع مقاله: کوتاه

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی برق، دانشگاه علوم دریایی امام خمینی(ره)

2 دانشیار دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

طرح کنترل مستقیم گشتاور یک ساختار ساده در مقایسه با کنترل جهت میدان است. این روش به طور گسترده‌ای در بسیاری از برنامه‌های کاربردی راه‌انداز موتور استفاده می شود. اما در سرعت پایین باعث اعوجاج جریان و گشتاور و تغییرات فرکانس سوئیچینگ می‌شود. موج‌دار شدن گشتاور، ایجاد نویز و ارتعاشات نموده و این امواج به نوبه خود باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی می‌شوند. دلیل موج‌دار شدن زیاد گشتاور و جریان در کنترل مستقیم گشتاور حضور مقایسه‌کننده‌های هیسترزیس (پسماند) و اینورترهای دوسطحی با تعداد محدودی از بردارهای ولتاژ فعال است. در این مقاله به منظور بهبود عملکرد خروجی، طرح اصلاح شده‌ی کنترل مستقیم گشتاور با اینورتر سه‌سطحی نمایش داده شده است. افزایش تعداد سطوح ولتاژی در اینورترها بدون نیاز به نرخ‌های نامی بالاتر در تک‌تک قطعات، می‌تواند توان نامی را بالا ببرد. ساختار منحصر به‌فرد اینورترهای منبع ولتاژ سه‌سطحی، به آن‌ها این امکان را می‌دهد که به ولتاژی زیاد با هارمونیک کم بدون ترانسفورماتور و یا قطعات کلیدزنی هم‌زمان سری، برسند. هرچه تعداد سطوح ولتاژ بالا برود، به‌طور قابل توجهی میزان هارمونیک شکل موج ولتاژ خروجی کاهش می‌یابد. نتایج نشان داده است که موج‌دار شدن گشتاور و شار نیز زمانی که از اینورتر سه‌سطحی استفاده می‌کنیم بسیار کاهش پیدا کرده است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improved Performance of direct torque control of Induction Motor Using multi -level inverter

نویسندگان [English]

  • A Goldani 1
  • A Abrishamifar 2
  • A Saffari 1
چکیده [English]

The direct torque control scheme is a simple configuration structure compared to the Field oriented control. This method is widely used in many applications of motor drive. But the current and torque distortion changes the switching frequency at low speed. The torque ripple causes noise and vibrations and current ripples are in turn responsible for the EMI. The reason of the high current and torque ripple in DTC [4]is the presence of hysteresis comparators together with limited number of available voltage vectors.
In this paper In order to improve the output performances, modified Direct Torque Control scheme is employed with three level inverter. Increasing the number of voltage levels in the inverter without the need for higher nominal rates in individual components, can raise nominal power. voltage source inverters structure, allows them reaches to high voltage with low harmonic without transformer or series and simultaneously switching components. The the harmonic of output voltage waveform significantly reduced if The number of voltage levels go up. The results show that torque and flux ripples are more reduced when three level inverter is employed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inverter
  • Drive
  • Induction Motor
  • Direct Torque Control

[1] M.H. Rashid, power electronic: devices, circuits and applications. 4th ed, 2014, chapter 6-8

[2] E.P. Sarika and R.S. Praveen Raj, “Performance Comparison Of Direct Torque Control Of Two Level And Three Leve Neutral Point Clamped Inverter Fed Three Phase Induction Motor”, IEEE Conferenc Publications, DOI: 10.1109/ICAGE.2014.7050162, pp. 179 - 183, 2014.  

[3] B. Wu, Y. Lang, N. zargari and S. Kouro,  “Power Conversion and Control of Wid Energy System”, New York: Wiely- IEEE Press. August 2011.

[4] S. N. Adithya and S. Raghu Raman, “Study of Multilevel Sinusoidal PWM methods for cascaded h-bridgemultilevel inverter”, IEEE Conference Publications, DOI: 10.1109/ICEES.2014.6924176, pp. 249 - 254, 2014.   

[5] N.S. Choi, L.G. Cho and G.H. Cho, “A General Circuit Topology of Multilevel Inverter ”, IEEE Power Electronics Specialist Conference, 1991, PP. 96-103.

[6] D. Casadei, F. Profumo, G. Serra, A. Tani, “FOC and DTC: Two Viable Schemes for Induction Motors Torque Control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 17, no. 5, pp.779-787, Sep. 2002.

[7] M. Z. R. Z. Ahmadi, A. Jidin, M.N.  Othman, M.L.M. Jamil, T. Sutikno and R. Nair, “High Efficiency of Switching Strategy Utilizing Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter for High-Performance DTC of Induction Machine”, IEEE  Conference Publications, DOI: 10.1109/CENCON.2014.6967517, pp. 287 - 292, 2014. 

[8] P.W. Wheeler, J. Rodriguez, J.C. Chars, L. Empringham, A. Weinstein, “Matrix Converters: a Technology Review,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 49, no. 2, pp. 276-288, Apr. 2002.

 

[9] N. A. Azli and Y.C. Choong, “Analysis on the Performance of a Three-phase Cascaded H-BridgeMultilevel Inverter”, IEEE Conference Publications, DOI: 10.1109/PECON.2006.346685, pp. 405 - 410, 2006.  

[10] M.H. Rashid, Power Electronic Handbook. chapter 14.

[11] L.M. Tolbert, F.Z. Peng and T.G. Habetler,  “Multilevel Converters for Large electric drives”,  IEEE Trans. on Industry Applicatins, vol. 35, no. 1, pp. 36-44, 1999.