بخشی از مقاله
چکیده
دو اینورتر دو سطحی آبشاری می توانند با بردار فضای ولتاژی سه سطحی ترکیب شوند. با در نظر گرفتن موتور القایی کنترل شده ی اینورتر سه سطحی آبشاری، هدف این بررسی معرفی یک رویکرد کنترل گشتاور مستقیم - DTC - مبتنی بر کنترل کننده ی گشتاورپنج سطحی - FLTC - می باشد. بخصوص اینکه هدف اصلی این مطالعه بهبود در عملکرد گشتاور موتور با حالت ماندگار و حفظ ونگهداری عملکرد خوب آن در وضعیت دینامیکی بالا می باشد. رویکرد FLTC پیشنهاد و ارائه شده در این مقاله از کنترل کننده های هیسترزیس استفاده می نماید. در انتهای این مقاله به بررسی فرکانس سوئیچینگ در حال تغییر از اینورتر سه سطحی آبشاری خواهیم پرداخت. ایراد و اشکال اساسی رویکرد FLTC در سرعت های بالا نمایان می شود، که بصورت تئوری قابل آنالیز است که در اینجا برای حل نمودن این مسئله مهم یک تصحیح کننده مبتنی بر شبه خطا پیشنهاد می شود. در نهایت عملکرد گشتاور موتور القایی در حالت گذرا و ماندگار مورد بحث واقع میشود.
واژههای کلیدی: اینورتر سه سطحی، موتور القایی، گشتاور، فرکانس سوئیچینگ.
-1مقدمه
کنترل گشتاور مستقیم - DTC - موتورالقایی بصورت مهم و اساسی مورد توجه قرار گرفته است که دلیل آن ناشی از ساختار کنترل ساده و عملکرد خوب آن در حالات دینامیکی گشتاور بالاستDTC .[1] راه حل بهینه ای را در کنترل نمودن شار استاتور و گشتاور الکترومغناطیسی بصورت مستقیم بیان می نماید.[2] محدوده ی هیسترزیس انتخاب شده برای کنترل کننده های جریان و گشتاور، مقدار هارمونیکی و فرکانس سویچینگ اینورتر را مشخص می نماید .[3] برای اینکه فرکانس سوئیچینگ ثابت برقرار شود و ریپل گشتاور کاهش یابد، روشهایی در مراجع[7-5] ارائه شده اند. استفاده از تقسیم فازی برای ماشینهای القایی چند فازی[10-8]، یک رویکرد FLTC جدیدی را برای اینکه ولتاژ بهبود یافته ای در خروجی حاصل شود و همزمان اعوجاجات در جریان خروجی کاهش یابد و همچنین ریپل در گشتاور موتور و شار کم شود، ارائه میدهد.[13-11]
برای رسیدن به این هدف مهم که تاثیرات ناخواسته مانند نوسانات نقطه ی خنثی از بین بروند، یک اینورتر آبشاری سه سطحی مبتنی بر دو اینورتر دو سطحی در [14] پیشنهاد شده است. در سالهای اخیر، برخی از متغیرهای حالات مختلف اینورترهای آبشاری ارائه و بحث شده اند. در ادامه برای بررسی درایو موتور القایی تغذیه کننده ی اینورتر سه سطحی آبشاری، رویکردی مبتنی بر DTC در [15] ارائه شده است که تنها از بردارهای ولتاژی بزرگ و با مقادیر صفر استفاده شده است.در این مقاله روش FLTC مناسبی طراحی شده است تا شرایط کاری اینورتر آبشاری را بعنوان یک اینورتر دو سطحی در طول سرعت کم فراهم آورد که این امر باعث کاهش تلفات کلید زنی اینورتر می شود. این رویکرد مبتنی بر شبه خطاست تا یکی از ضعف های اساسی FLTC های پیشنهادی گذشته را پوشش دهد. این رویکرد پیشنهادی در ابتدا در Simulink شبیه سازی شده است و بصورت آزمایشی بر روی یک موتور القایی سه فاز، چهار قطبی 1.1kw، 415v با فرکانس 50 هرتز تست شده است.
-2-1اینورتر سه سطحی آبشاری
ساختار این اینورتر در شکل 1 نشان داده شده است .این شکل شامل دو اینور مرسوم دو سطحی می باشدکه، خروجی خطی اینورتر 1 به سه پایه های اینورتر 2 متصل است. دو منبع جدا از هم مستقیم - DC - برای تغذیه این دو اینورتر بکار رفته است .[14] سوئیچ های منحصر به فرد اینورترها در شکل 1 بصورت کامل سوئیچ شده اند که در نتیجه اینورتر یک و اینورتر دو می توانند 8 حالت کلید زنی را حفظ نمایند. علاوه بر اینها کل 64 حالت کلید زنی از این ساختار فراهم می شود که نتیجه آن چیزی جز 19موقعیت برای بردارهای فضا نمی باشد که در شکل 2 نمایش داده شده است. برای یک ولتاژ باس - VDC - DC، ولتاژ قطبی فاز - VA20 - A ، از اینورتر آبشاری سه سطحی شکل 1 توانایی حفظ سه سطح از ولتاژ را دارا می باشد که شامل VDC،VDC/2 و 0هستند.از آنجا که رویکردهای DTC که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته اند، از بردارهای ولتازی مختلفی برداشت شده اند و توسط اینورتر سه سطحی آبشاری بیان شده اند، لذا انها بایستی در 4 گروه تقسیم شوند. V0 از بردار صفر، V1 تا V6 از نصف بردارها، V7 تا V12 از حد واسط بردارها و در نهایت V13 تا V18 از کل بردار حاصل می شوند.
DTC-3-1 برای موتور القایی با استفاده از اینورتر سه سطحی آبشاری
این موضوع بخوبی شناخته شده است که موتور القایی شامل بردارهای ولتاژ مطلوب بوسیله ی درایو اینورتر می باشد که بصورت مستقیم شار و گشتاور ماشین را کنترل می کند.[1] در استفاده صحیح وبهینه از بردارهای ولتازی در شکل 2 ، برای اینکهزمانهای جای گیری مناسب صورت پذیرد، شار استاتور و زاویه گشتاور تاثیر و تغییر پذیر هستند که بوسیله این دو ویژگی می توان
شار و گشتاور را کنترل نمود. در یک موتور القایی، گشتاورالکترو مغناطیسی - - Te در معادلات جریان روتوری و استاتوری که درفرمول 1 نشان داده است، توسعه یافته اند. علاوه بر اینها، اجزای شار استاتور و روتور - در فرمول 2 بیان شده اند.
