pornjk, pornsam, xpornplease, joyporn, pornpk, foxporn, porncuze, porn110, porn120, oiporn, pornthx, blueporn, roxporn, silverporn, porn700, porn10, porn40, porn900

Kiểm soát khả năng chịu lỗi của Biến tần nguồn dòng năm pha cho biến tần trung thế

Người ta biết rằng cơ sở của truyền động điện là động cơ DC. Sau sự phát triển của hệ thống truyền động điện có tốc độ thay đổi, động cơ DC được thay thế bằng động cơ cảm ứng ba pha. Đây là những động cơ điện ưu việt, có cấu trúc đơn giản và chắc chắn, dễ bảo trì và rất đáng tin cậy; hơn nữa, thiết bị cung cấp cho loại động cơ này, bộ biến tần nguồn điện áp, đã được khái quát hóa [1]. Tuy nhiên, khi máy được kết nối với bộ chuyển đổi điện tử công suất mô-đun, chẳng hạn như VSI (bộ biến tần nguồn điện áp) hoặc CSI (bộ biến tần nguồn dòng), thì nhu cầu cấp nguồn AC với số pha cụ thể sẽ biến mất vì chỉ cần thêm một chân. tăng số pha. Sự phát triển của điện tử công suất hiện đại cho phép coi số pha là bậc tự do, tức là một biến thiết kế bổ sung trong máy điện [2]. Ưu điểm chính của máy điện nhiều pha so với máy điện ba pha là: (i) gợn sóng mô-men xoắn thấp hơn do đó chúng làm giảm ứng suất cơ học. (ii) mômen xoắn nhỏ hơn vốn là đặc tính của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, PMSM. (iii) khả năng chịu lỗi cao hơn. (iv) đặc tính tốc độ mô-men xoắn tốt hơn khi vận hành ở tốc độ thấp so với động cơ cảm ứng ba pha [2]. (v) tiếng ồn âm thanh ít hơn. (vi) hiệu quả cao hơn. Ngoài ra, nhờ cấu trúc dự phòng, bộ chuyển đổi máy nhiều pha cải thiện độ tin cậy của hệ thống [3]-[6].

Do đó, việc sử dụng bộ biến tần nhiều pha cùng với máy điện xoay chiều nhiều pha đã được công nhận là một phương pháp khả thi để đạt được mức công suất cao với các thiết bị hạn chế dòng điện [7]. Trong số các máy nhiều pha khác nhau, máy năm pha tương ứng với sự lựa chọn tương đối thiết thực trong các ứng dụng công nghiệp. Đặc tính chịu lỗi và gợn sóng mô-men xoắn thấp hơn của hệ thống năm pha khiến nó trở thành ứng cử viên sáng giá cho các ứng dụng quan trọng về an toàn như quốc phòng, bệnh viện, động cơ đẩy tàu, truyền động kéo và ứng dụng máy bay, v.v. [4].

Các máy nhiều pha thường được cấp điện từ bộ biến tần nguồn điện áp (VSI) vì nó cho phép vận hành ở điều kiện pha mở nhưng có bộ điều khiển phức tạp [8]-[13]. Trong số các cấu trúc liên kết bộ chuyển đổi nguồn khác nhau, bộ biến tần nguồn dòng (CSI) có cấu trúc bộ biến tần đơn giản, dv/dt chuyển mạch thấp hơn và bảo vệ ngắn mạch đáng tin cậy [14]. Tuy nhiên, việc kiểm soát CSI đa pha trong pha mở vẫn chưa được xem xét trong tài liệu.

Theo đó, nhiều kỹ thuật PWM như PWM loại bỏ sóng hài chọn lọc (SHE-PWM), PWM hình sin dựa trên sóng mang (SPWM) và PWM vectơ không gian (SVPWM) đã được phát triển để điều khiển tín hiệu cổng của bộ biến đổi ba pha [14,15]. SVPWM là một kỹ thuật điều chế kỹ thuật số trong đó vectơ tham chiếu được lấy mẫu được tổng hợp bằng cách lấy trung bình thời gian của một số vectơ trạng thái chuyển mạch thích hợp. Các vectơ trạng thái chuyển mạch và tham chiếu được biểu diễn trong mặt phẳng phức bằng phép biến đổi từ tọa độ abc sang tọa độ α-β. Kỹ thuật SVPWM có ưu điểm về khả năng điều khiển linh hoạt hơn, độ hài thấp và hiệu suất động tốt hơn. Tuy nhiên, trong bộ chuyển đổi nhiều pha, mỗi trạng thái dẫn điện rời rạc tạo ra một vectơ trong không gian n chiều, làm tăng thêm độ phức tạp đáng kể cho SVPWM của bộ chuyển đổi nhiều pha, trong đó không gian vectơ n chiều có thể được phân tách thành (h-1)⁄2 các mặt phẳng trực giao lẫn nhau (trong đó h là số pha) [16]. SVPWM nhiều pha cho VSI đã được đề cập rộng rãi trong tài liệu [17]-[19], trong khi SVPWM của CSI nhiều pha vẫn còn nhiều thách thức. Ngoài ra, hình sin được ánh xạ có thể cung cấp khả năng điều khiển SVPWM đơn giản hơn.

Nói chung, tín hiệu cổng yêu cầu CSI phải đáp ứng hai ràng buộc chính. Đầu tiên, dòng điện liên kết DC đầu vào tới bộ chuyển đổi phải liên tục, vì bất kỳ sự mất dòng điện đột ngột nào cũng dẫn đến dv/dt lớn do cuộn cảm liên kết DC. Thứ hai, chỉ có hai công tắc phải dẫn điện cùng lúc [20], [21]. Những hạn chế này thể hiện thách thức chính với SPWM-CSI dựa trên sóng mang; Các giải pháp ánh xạ được đề xuất nhằm giải quyết sự phức tạp của chiến lược điều chế so với VSI trong khi vẫn giữ được các điều kiện làm việc của CSI hợp lệ. Trong tài liệu tham khảo [22, 23], việc tạo tín hiệu cổng dựa trên sóng mang trực tuyến cho SPWM-CSI ba pha được giới thiệu. Tuy nhiên, với cách tiếp cận như vậy, tính đối ngẫu giữa VSI và CSI được mở rộng, kỹ thuật ánh xạ được thực hiện bằng mạch tương tự/kỹ thuật số hỗn hợp và cần có giai đoạn mạch tách rời vì dòng điện tham chiếu được tạo ra từ tín hiệu điện áp từ dây đến trung tính. Trong [24], khái niệm được áp dụng trong [22, 23] được khái quát hóa để bao hàm bất kỳ số pha nào, mặc dù phương pháp được giới thiệu được triển khai bằng kỹ thuật số nhưng tác giả không đưa ra công thức rõ ràng giữa chỉ số điều chế (m), đỉnh- đầu ra dòng điện xoay chiều (Iac) và dòng điện liên kết DC (Idc).

Trong tài liệu, ánh xạ cho SPWM-CSI chỉ được công nhận cho trường hợp cân bằng. Trong trường hợp pha mở, hệ thống có thể được coi là hệ thống bốn pha không cân bằng. Vì vậy, trong bài báo này trước tiên chúng tôi trình bày sơ đồ ánh xạ cho SPWM-CSI bốn pha cân bằng, từ đó suy ra trường hợp không cân bằng.

Trong bài báo này, bộ điều khiển có khả năng chịu lỗi cho bộ biến tần CSI 5 pha được giới thiệu và đề xuất cho các ứng dụng truyền động trung thế. CSI năm pha cung cấp tải R-L tĩnh được mô phỏng bằng MATLAB/SIMULINK làm nghiên cứu điển hình ở cả điều kiện bình thường và điều kiện mở pha.

Kỹ thuật Mapping SPWM được sử dụng cho CSI cho tình trạng khỏe mạnh sẽ được trình bày chi tiết trong phần II và trường hợp pha mở sẽ được giới thiệu trong phần III, trong khi cấu hình hệ thống được đề xuất và kết quả mô phỏng được đưa ra trong phần IV.

Kỹ thuật Mapping SPWM cho tình trạng khỏe mạnh

Cốt lõi của ánh xạ thích hợp cho SPWM-CSI năm pha là bộ tạo tín hiệu cổng, đầu vào của nó về cơ bản là các tín hiệu điều chế tham chiếu ở tần số cơ bản và dạng sóng tín hiệu sóng mang, trong khi đầu ra là mười tín hiệu cổng. Hình 1 cho thấy cấu trúc liên kết nguồn của CSI năm pha, các công tắc được hiển thị trong Hình 1 có thể là IGBT với diode nối tiếp để tăng khả năng chặn điện áp ngược, các loại IGCT hoặc GTO.

Bộ tạo tín hiệu gating chủ yếu bao gồm bốn giai đoạn đáp ứng các ràng buộc cần thiết của CSI, đó là:

  1. Bộ tạo xung chuyển mạch (Spg), đại diện cho SPWM dựa trên sóng mang thông thường bằng cách so sánh 5 tín hiệu điều chế với tín hiệu sóng mang như trong Hình 2.
  2. Bộ tạo xung bổ sung (Cpg), đảm bảo tính liên tục của dòng điện liên kết DC bằng cách tạo ra một đầu ra xung tới các công tắc trên và dưới trong cùng một nhánh vào cùng thời điểm khi các công tắc 5 trên hoặc 5 dưới đều bằng 0 như trong Hình 3.
  3. Bộ phân phối xung bổ sung (Cpd) có nhiệm vụ đảm bảo phân phối đồng đều dòng tải giữa các công tắc. Nó tạo ra xung (72°/2 ) mỗi nửa chu kỳ cho mỗi pha để đảm bảo phân bổ đều. Đầu vào của khối này là năm tín hiệu điều chế với sự sắp xếp như trong Hình 4. Đầu ra là 5 tín hiệu nằm ở trung tâm của khoảng dẫn truyền cho một công tắc nhất định.
  4. Bộ tổ hợp xung (Pc), Trong phần này được minh họa bằng Hình 5, tín hiệu Cpg của bộ tạo xung bổ sung được tạo ra được phân bổ đều giữa 5 chân bằng cách sử dụng các tín hiệu phân phối xung bổ sung (Cpd1 đến Cpd5).
Hình.1. Cấu trúc liên kết mạch điện của CSI năm pha.
Hình 2. Chuyển mạch máy phát xung.

Để xác định mối quan hệ giữa chỉ số điều chế (m), dòng điện xoay chiều đầu ra cực đại (Iac) và dòng điện liên kết DC (Idc), bộ điều khiển PI được sử dụng như trong Hình 6, sao cho biểu thức toán học mối quan hệ có thể được định nghĩa như trong (1). Phương trình (1) xác định mối quan hệ giữa dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều một cách rõ ràng và tuyến tính như trong SVPWM thông thường được sử dụng cho CSI ba pha.

Biểu thức 1
Hình 3. Máy phát xung bổ sung.
Hình 4. Bộ phân phối xung bổ sung.
Hình.5. Bộ kết hợp xung.
Hình 6. Bộ điều khiển chỉ số điều chế để ánh xạ SPWM-CSI.

Ánh xạ SPWM-CSI khi mở một pha

Dòng pha tối ưu cho một pha hở

Khi một hoặc hai pha hở, do lỗi thiết bị hoặc lỗi trong cuộn dây pha, vẫn có thể thu được từ trường quay thuận bằng cách đặt dòng điện trong các pha bị sự cố về 0 và giữ nguyên MMF và mô-men xoắn. Trong điều kiện sự cố, một tập hợp dòng điện mới cho các pha lành mạnh sẽ được áp dụng. Chiến lược điều khiển dòng điện được chọn sao cho dòng điện thứ tự 0 bằng 0 (Σi=0) và mô-men xoắn trung bình hợp lý. Để duy trì cùng một mô-men xoắn như khi vận hành ở chế độ lành mạnh, dòng điện trong các pha lành mạnh phải được điều chỉnh để duy trì dòng điện đỉnh bằng nhau cho từng pha khỏe mạnh [25]. Nếu pha A mở, dòng điện ia bằng 0 và dòng điện trong các pha còn lại phải thỏa mãn điều kiện ở (2);

𝑖𝑏 = −𝑖𝑑 𝑖𝑐 = −𝑖𝑒 (2)

Sơ đồ pha dòng của nó được hiển thị trong Hình 7. Để duy trì MMF quay không bị xáo trộn trong máy điện năm pha với một pha mở, đỉnh dòng cơ bản của các pha lành mạnh phải tăng khoảng 1,382 lần giá trị ban đầu khi cả năm pha đều hoạt động như trong (3) và (4) [25 ].

Hình 7. Sơ đồ pha dòng: (a) hoạt động ở chế độ bình thường
và (b) hở một pha.
Hình.8 Trì hoãn bốn pha thông thường để tạo ra tín hiệu cổng cho hệ thống năm pha mở một pha.

Ánh xạ sửa đổi SPWM-CSI cho mở một pha

Mặc dù SPWM-CSI đã nói ở trên đã được giới thiệu để vận hành năm pha lành mạnh, nhưng nó có thể được khái quát hóa để vận hành cho bất kỳ số pha lành mạnh nào [24]. Trong khi đó, hoạt động lành mạnh của SPWM-CSI bốn pha đòi hỏi phải điều chỉnh các góc tín hiệu [0°, -90°, -180° và -270°], tám bộ tạo xung chuyển mạch và bốn bộ phân phối xung bổ sung để tạo ra tám bộ phát xung. tín hiệu cổng. Vì các góc pha của bốn pha còn lại khi một pha mở trong hệ thống năm pha là [-36°, -144°, 144° và 36°], nên sự dịch chuyển góc pha không bằng nhau giữa hai pha liền kề bất kỳ là điều chắc chắn. Việc áp dụng các tín hiệu điều chế của các góc này vào bộ tạo tín hiệu cổng khi một pha mở sẽ dẫn đến hoạt động không chính xác của mạch ánh xạ. Để khắc phục vấn đề này, tín hiệu điều chế bốn pha [0°, -90°, -180° và -270°] được sử dụng trong bộ tạo tín hiệu cổng, trong đó có thể thu được các góc pha yêu cầu bằng cách áp dụng một độ trễ góc pha đối với tín hiệu cổng đầu ra bằng cách sử dụng cách hiển thị trong Hình 8.

Kết quả mô phỏng

Để xác minh bộ tạo tín hiệu cổng có khả năng chịu lỗi được đề xuất, CSI năm pha cung cấp tải R-L tĩnh được mô phỏng bằng MATLAB/SIMULINK làm nghiên cứu điển hình. Dòng điện liên kết DC được điều chỉnh thành 500 A không gợn sóng. Bộ lọc tụ điện được điều chỉnh thành 250 μF. Giá trị điện trở tải và độ tự cảm kết hợp với bộ lọc đầu ra lần lượt là 10 Ω và 50 mH. Tần số cơ bản của tín hiệu điều chế và tần số chuyển mạch lần lượt là 50 Hz và 1,5 kHz. Hình 9 thể hiện cấu hình hệ thống được đề xuất.

Để điều tra đáp ứng động của hệ thống, chỉ số điều chế tham chiếu (m) được thay đổi sao cho các trường hợp bình thường và pha mở được khám phá. Tham chiếu m được thay đổi trong ba khoảng thời gian, hai khoảng đầu tiên được dành riêng cho trường hợp bình thường với hai giá trị m khác nhau, trong khi ở khoảng thứ ba, giai đoạn A được mở. Trong trường hợp pha mở, dòng điện ACpeak phải gấp 1,382 lần giá trị ban đầu khi cả năm pha đều hoạt động. Chỉ số điều chế của ba khoảng được tóm tắt như sau:

  • Khoảng I: Năm giai đoạn lành mạnh, m = 0,8, trong 0 < t < 1s,
  • Khoảng II: Năm giai đoạn khỏe mạnh, m = 1, trong 1 < t < 2 giây,
  • Khoảng III: Bốn pha khỏe mạnh và pha A mở, m = 1,382, trong thời gian t > 2s.

Các kết quả mô phỏng được thể hiện trong hình. 10, 11, 12 và 13. Hình 10 cho thấy bộ điều khiển chỉ số điều chế buộc dòng điện đỉnh AC (Iac) tuân theo giá trị (m×Idc) mong muốn. Dòng tải năm pha khi hoạt động bình thường được thể hiện trong Hình 11 và 12 với m tương ứng bằng 0,8 và 1. Giá trị dòng điện cực đại của tải là 400 A, với m = 0,8, trong khi nó tăng lên 500A với m = 1. Khi pha A được mở, phương pháp tạo tín hiệu cổng đề xuất được áp dụng sao cho dòng điện pha A giảm xuống 0, dòng tải đỉnh của bốn pha còn lại là 691 A (500×1,382) với các góc pha [-36°, -144°, 144° và 36°] như trong Hình 13. Trong khoảng thời gian III, dòng điện chuyển mạch (dòng trước tụ lọc), điện áp tải đầu ra và phân tích FFT của dòng tải đầu ra đều được ghi lại cho pha-B và được hiển thị lần lượt trong Hình 14, 15 và 16.

Kết Luận

Trong bài này, ánh xạ năm pha có khả năng chịu lỗi mới cho SPWM-CSI được công nhận cho các trường hợp pha cân bằng và pha mở. CSI đề xuất cung cấp chỉ số điều chế tuyến tính có thể điều khiển được với khả năng điều chế quá mức. Để xác minh bộ tạo tín hiệu cổng có khả năng chịu lỗi được đề xuất, CSI năm pha cung cấp tải R-L tĩnh được mô phỏng bằng MATLAB/SIMULINK như một nghiên cứu điển hình khám phá các trường hợp pha khỏe và pha mở. Các kết quả mô phỏng chứng minh rằng CSI có thể được sử dụng một cách hiệu quả để cung cấp khả năng vận hành có khả năng chịu lỗi cho hệ thống truyền động nhiều pha mà không cần bộ điều khiển phức tạp được sử dụng với bộ chuyển đổi ngoại vi VSI thông thường. Do hệ thống được giới thiệu chủ yếu dựa trên Máy nhiều pha và CSI nên nó có nhiều ưu điểm như giảm gợn sóng mô-men xoắn dẫn đến giảm ứng suất cơ học lên trục; giảm mômen xoắn trong PMSM; giảm tỷ lệ bảo trì; tăng hiệu quả hệ thống và chịu đựng các điều kiện lỗi. Những ưu điểm này đầy hứa hẹn cho các ứng dụng truyền động trung thế, nơi máy phát điện nhiều pha có thể được sử dụng thay thế cho bộ biến đổi nhiều cấp. Trong các máy nhiều pha, bằng cách chia công suất cần thiết cho nhiều pha, nhiều hơn ba pha thông thường, có thể đạt được mức công suất cao hơn và các bộ chuyển đổi điện tử công suất có dải công suất hạn chế có thể được sử dụng để vận hành với các máy nhiều pha này.

Hình.9. Cấu hình hệ thống đề xuất.
Hình 10. Phản hồi của bộ điều khiển chỉ số điều chế.
Hình 11. Dòng tải bình thường năm pha ở trạng thái ổn định, m=0,8.
Hình 12. Dòng tải khỏe mạnh năm pha ở trạng thái ổn định, m=1.
Hình 13. Dòng tải năm pha ở trạng thái ổn định khi pha A mở.
Hình 14. Điện áp tải pha B ở trạng thái ổn định khi pha A mở.
Hình 15. Dòng chuyển mạch pha-B khi pha A mở.
Hình 16. Phân tích dòng tải FFT pha B khi pha A mở.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock
error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((