Synchronous PWM Regulation of Inverters of Drive Installation with Two Stator Windings of Electrical Motor
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
154 1
Ultima descărcare din IBN:
2021-03-11 10:08
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
621.314.572 (5)
Electrotehnică (833)
SM ISO690:2012
ОЛЕЩУК, В.И.. Synchronous PWM Regulation of Inverters of Drive Installation with Two Stator Windings of Electrical Motor. In: Problemele Energeticii Regionale. 2020, nr. 4(48), pp. 1-10. ISSN 1857-0070.
10.5281/zenodo.4316617
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 4(48) / 2020 / ISSN 1857-0070

Synchronous PWM Regulation of Inverters of Drive Installation with Two Stator Windings of Electrical Motor

Dirijare sincronă PWM al invertoarelor unui sistem electric de acționare cu două înfășurări statorice ale unui motor electric

Синхронное ШИМ-регулирование инверторов системы электропривода с двумя статорными обмотками электрического двигателя


DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.4316617
CZU: 621.314.572
Pag. 1-10

Олещук В.И.
 
Институт энергетики
 
Disponibil în IBN: 19 decembrie 2020


Rezumat

The aim of this work is to modernize schemes and algorithms of synchronous control and modulation for two-inverter based system for ac drive with dual stator windings of electric motor, in order to provide improved harmonic composition of its stator winding voltage. This goal is achieved by including in the control scheme of the system of functional dependencies linking voltage magnitude on stator windings of motor with the corresponding pole voltages of two inverters controlled by algorithms of synchronous multi-zone pulsewidth modulation (PWM), as well as by including in control scheme of current values of specialized phase shift between control signals of two inverters. It has been shown (and it is one of the basic contribution) that in two-inverter-based system with the developed control strategy voltage at stator windings of electric motor is characterized by a quarterwave symmetry, and even-order harmonics, as well as subharmonics (of the fundamental frequency of system), are lacking in its spectra, including cases of control modes with fractional relationships between the switching frequency of converters and the output frequency of system. Results of determination of weighted total harmonic distortion factor of voltage waveforms show that at low and average values of modulation index of converters algorithms of continuous multi-zone modulation assure better integral spectral characteristics of voltage at stator windings of motor. In the case of increased values of modulation index of converters, improved spectral characteristics of voltage at stator windings of motor are achieved by the using of algorithms of discontinuous multi-zone modulation.

Caracteristicile sistemelor acționari electrice reglabile bazate pe convertoare de putere depind în mare măsură de legile de control utilizate și de strategiile, metodele, circuitele și algoritmii de modulare a lățimii impulsurilor (PWM) utilizate pentru controlul parametrilor de ieșire ai convertoarelor. Scopul acestei lucrări constă în modernizarea schemei de control sincron al sistemului de convertizor pentru o acționare electrică bazată pe două invertoare, care alimentează un motor electric cu două înfășurări statorice, în care invertoarele sunt comandate pe baza algoritmilor specializați a dirăjării PWM multizonale de tip vector. Acest obiectiv este atins prin includerea dependențelor funcționale în circuitul de control al sistemului, legând valoarea tensiunii pe înfășurările statorului motorului electric (conectate între ele conform schemei dublu triunghi) cu tensiunile polare corespunzătoare ale celor două invertoare, precum și prin includerea valorilor curente ale diferenței unghiului de fază a semnalelor de control a invertoarelor întru asigurarea îmbunătățirii componenței spectrale ale tensiunii aplicate la înfășurările statorice ale motorului electric. Unul dintre cele mai semnificative rezultate ale lucrării constă în aceea, că e într-un sistem cu două invertoare cu algoritmi de control și modulație modificate, tensiunea pe înfășurările statorice a unui motor electric este caracterizată printr-o simetrie cu un sfert de undă, iar în spectrul său nu există armonici de ordin egal, precum și subarmonici, inclusiv în regimurile de control cu raport fracționar dintre frecvența de comutare a dispozitivelor de comutație ale invertorului și frecvența de ieșire a sistemului, care este deosebit de importantă pentru acționările de mare putere. Important și semnificativ se prezintă rezultatul, că la valori mici și medii ale coeficientului de modulație al invertoarelor, algoritmii modulației sincrone continue fac posibilă sigurarea celor mai bune caracteristici spectrale integrale ale tensiunii pe înfășurările statorice ale motorului electric

Характеристики систем регулируемого электропривода на базе силовых преобразователей в значительной степени зависят от используемых в системах законов управления и от стратегий, способов, схем и алгоритмов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), используемых для регулирования выходных параметров преобразователей. Целью данной работы является модернизация схемы синхронного управления преобразовательной системой для электропривода на базе двух инверторов, питающих электродвигатель с двумя статорными обмотками, при котором регулирование инверторов осуществляется на базе специализированных алгоритмов синхронной многозонной ШИМ векторного типа. Достижение поставленной цели осуществляется за счет включения в схему управления системой функциональных зависимостей, связывающих величину напряжения на статорных обмотках электродвигателя (соединенных между собой по схеме двойного треугольника) с соответствующими полярными напряжениями двух инверторов, а также за счет включения в схему управления текущих значений специализированного фазового сдвига между управляющими сигналами инверторов, благодаря чему обеспечивается улучшенный спектральный состав напряжения на статорных обмотках электродвигателя. Один из наиболее существенных результатов работы заключается в том, что в двухинверторной системе с модифицированными алгоритмами управления и модуляции напряжение на статорных обмотках электродвигателя характеризуется четвертьволновой симметрией, и в его спектре отсутствуют гармоники четного порядка, а также субгармоники, в том числе при режимах управления с дробным соотношением между частотой переключения вентилей инверторов и выходной частотой системы, что является особенно важным для электроприводов повышенной мощности. Также, важным и значимым является установление такого факта, что при пониженных и средних значениях коэффициента модуляции инверторов алгоритмы непрерывной синхронной модуляции позволяют обеспечить лучшие интегральные спектральные характеристики напряжения на статорных обмотках электродвигателя. При повышенных значениях коэффициентa модуляции инверторов улучшенные спектральные характеристики напряжения на статорных обмотках электродвигателя достигаются при использовании модифицированных алгоритмов прерывистой многозонной синхронной модуляции.

Cuvinte-cheie
inverter, electric motor with two stator windings, PWM schemes and algorithms, voltage harmonic composition,

invertor de tensiune, motor electric cu două înfășurări statorice, circuite și algoritmi de modulare a lățimii impulsului, componeța spectrului armonic al tensiunii,

инвертор напряжения, электродвигатель c двумя статорными обмотками, схемы и алгоритмы широтно-импульсной модуляции, гармонический состав напряжения

Cerif XML Export

<?xml version='1.0' encoding='utf-8'?>
<CERIF xmlns='urn:xmlns:org:eurocris:cerif-1.5-1' xsi:schemaLocation='urn:xmlns:org:eurocris:cerif-1.5-1 http://www.eurocris.org/Uploads/Web%20pages/CERIF-1.5/CERIF_1.5_1.xsd' xmlns:xsi='http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance' release='1.5' date='2012-10-07' sourceDatabase='Output Profile'>
<cfResPubl>
<cfResPublId>ibn-ResPubl-116973</cfResPublId>
<cfResPublDate>2020-11-11</cfResPublDate>
<cfVol>48</cfVol>
<cfIssue>4</cfIssue>
<cfStartPage>1</cfStartPage>
<cfISSN>1857-0070</cfISSN>
<cfURI>https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/116973</cfURI>
<cfTitle cfLangCode='RU' cfTrans='o'><p>Synchronous PWM Regulation of Inverters of Drive Installation with Two Stator Windings of Electrical Motor</p></cfTitle>
<cfKeyw cfLangCode='RU' cfTrans='o'>inverter; electric motor with two stator windings; PWM schemes and algorithms; voltage
harmonic composition; invertor de tensiune; motor electric cu două înfășurări statorice; circuite și algoritmi de modulare
a lățimii impulsului; componeța spectrului armonic al tensiunii; инвертор напряжения; электродвигатель c двумя статорными обмотками; схемы и
алгоритмы широтно-импульсной модуляции; гармонический состав напряжения</cfKeyw>
<cfAbstr cfLangCode='EN' cfTrans='o'><p>The aim of this work is to modernize schemes and algorithms of synchronous control and modulation for two-inverter based system for ac drive with dual stator windings of electric motor, in order to provide improved harmonic composition of its stator winding voltage. This goal is achieved by including in the control scheme of the system of functional dependencies linking voltage magnitude on stator windings of motor with the corresponding pole voltages of two inverters controlled by algorithms of synchronous multi-zone pulsewidth modulation (PWM), as well as by including in control scheme of current values of specialized phase shift between control signals of two inverters. It has been shown (and it is one of the basic contribution) that in two-inverter-based system with the developed control strategy voltage at stator windings of electric motor is characterized by a quarterwave symmetry, and even-order harmonics, as well as subharmonics (of the fundamental frequency of system), are lacking in its spectra, including cases of control modes with fractional relationships between the switching frequency of converters and the output frequency of system. Results of determination of weighted total harmonic distortion factor of voltage waveforms show that at low and average values of modulation index of converters algorithms of continuous multi-zone modulation assure better integral spectral characteristics of voltage at stator windings of motor. In the case of increased values of modulation index of converters, improved spectral characteristics of voltage at stator windings of motor are achieved by the using of algorithms of discontinuous multi-zone modulation.</p></cfAbstr>
<cfAbstr cfLangCode='RO' cfTrans='o'><p>Caracteristicile sistemelor acționari electrice reglabile bazate pe convertoare de putere depind &icirc;n mare măsură de legile de control utilizate și de strategiile, metodele, circuitele și algoritmii de modulare a lățimii impulsurilor (PWM) utilizate pentru controlul parametrilor de ieșire ai convertoarelor. Scopul acestei lucrări constă &icirc;n modernizarea schemei de control sincron al sistemului de convertizor pentru o acționare electrică bazată pe două invertoare, care alimentează un motor electric cu două &icirc;nfășurări statorice, &icirc;n care invertoarele sunt comandate pe baza algoritmilor specializați a dirăjării PWM multizonale de tip vector. Acest obiectiv este atins prin includerea dependențelor funcționale &icirc;n circuitul de control al sistemului, leg&acirc;nd valoarea tensiunii pe &icirc;nfășurările statorului motorului electric (conectate &icirc;ntre ele conform schemei dublu triunghi) cu tensiunile polare corespunzătoare ale celor două invertoare, precum și prin includerea valorilor curente ale diferenței unghiului de fază a semnalelor de control a invertoarelor &icirc;ntru asigurarea &icirc;mbunătățirii componenței spectrale ale tensiunii aplicate la &icirc;nfășurările statorice ale motorului electric. Unul dintre cele mai semnificative rezultate ale lucrării constă &icirc;n aceea, că e &icirc;ntr-un sistem cu două invertoare cu algoritmi de control și modulație modificate, tensiunea pe &icirc;nfășurările statorice a unui motor electric este caracterizată printr-o simetrie cu un sfert de undă, iar &icirc;n spectrul său nu există armonici de ordin egal, precum și subarmonici, inclusiv &icirc;n regimurile de control cu raport fracționar dintre frecvența de comutare a dispozitivelor de comutație ale invertorului și frecvența de ieșire a sistemului, care este deosebit de importantă pentru acționările de mare putere. Important și semnificativ se prezintă rezultatul, că la valori mici și medii ale coeficientului de modulație al invertoarelor, algoritmii modulației sincrone continue fac posibilă sigurarea celor mai bune caracteristici spectrale integrale ale tensiunii pe &icirc;nfășurările statorice ale motorului electric</p></cfAbstr>
<cfAbstr cfLangCode='RU' cfTrans='o'><p>Характеристики систем регулируемого электропривода на базе силовых преобразователей в значительной степени зависят от используемых в системах законов управления и от стратегий, способов, схем и алгоритмов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), используемых для регулирования выходных параметров преобразователей. Целью данной работы является модернизация схемы синхронного управления преобразовательной системой для электропривода на базе двух инверторов, питающих электродвигатель с двумя статорными обмотками, при котором регулирование инверторов осуществляется на базе специализированных алгоритмов синхронной многозонной ШИМ векторного типа. Достижение поставленной цели осуществляется за счет включения в схему управления системой функциональных зависимостей, связывающих величину напряжения на статорных обмотках электродвигателя (соединенных между собой по схеме двойного треугольника) с соответствующими полярными напряжениями двух инверторов, а также за счет включения в схему управления текущих значений специализированного фазового сдвига между управляющими сигналами инверторов, благодаря чему обеспечивается улучшенный спектральный состав напряжения на статорных обмотках электродвигателя. Один из наиболее существенных результатов работы заключается в том, что в двухинверторной системе с модифицированными алгоритмами управления и модуляции напряжение на статорных обмотках электродвигателя характеризуется четвертьволновой симметрией, и в его спектре отсутствуют гармоники четного порядка, а также субгармоники, в том числе при режимах управления с дробным соотношением между частотой переключения вентилей инверторов и выходной частотой системы, что является особенно важным для электроприводов повышенной мощности. Также, важным и значимым является установление такого факта, что при пониженных и средних значениях коэффициента модуляции инверторов алгоритмы непрерывной синхронной модуляции позволяют обеспечить лучшие интегральные спектральные характеристики напряжения на статорных обмотках электродвигателя. При повышенных значениях коэффициентa модуляции инверторов улучшенные спектральные характеристики напряжения на статорных обмотках электродвигателя достигаются при использовании модифицированных алгоритмов прерывистой многозонной синхронной модуляции.</p></cfAbstr>
<cfResPubl_Class>
<cfClassId>eda2d9e9-34c5-11e1-b86c-0800200c9a66</cfClassId>
<cfClassSchemeId>759af938-34ae-11e1-b86c-0800200c9a66</cfClassSchemeId>
<cfStartDate>2020-11-11T24:00:00</cfStartDate>
</cfResPubl_Class>
<cfResPubl_Class>
<cfClassId>e601872f-4b7e-4d88-929f-7df027b226c9</cfClassId>
<cfClassSchemeId>40e90e2f-446d-460a-98e5-5dce57550c48</cfClassSchemeId>
<cfStartDate>2020-11-11T24:00:00</cfStartDate>
</cfResPubl_Class>
<cfPers_ResPubl>
<cfPersId>ibn-person-677</cfPersId>
<cfClassId>49815870-1cfe-11e1-8bc2-0800200c9a66</cfClassId>
<cfClassSchemeId>b7135ad0-1d00-11e1-8bc2-0800200c9a66</cfClassSchemeId>
<cfStartDate>2020-11-11T24:00:00</cfStartDate>
</cfPers_ResPubl>
<cfFedId>
<cfFedIdId>ibn-doi-116973</cfFedIdId>
<cfFedId>10.5281/zenodo.4316617</cfFedId>
<cfStartDate>2020-11-11T24:00:00</cfStartDate>
<cfFedId_Class>
<cfClassId>31d222b4-11e0-434b-b5ae-088119c51189</cfClassId>
<cfClassSchemeId>bccb3266-689d-4740-a039-c96594b4d916</cfClassSchemeId>
</cfFedId_Class>
<cfFedId_Srv>
<cfSrvId>5123451</cfSrvId>
<cfClassId>eda2b2e2-34c5-11e1-b86c-0800200c9a66</cfClassId>
<cfClassSchemeId>5a270628-f593-4ff4-a44a-95660c76e182</cfClassSchemeId>
</cfFedId_Srv>
</cfFedId>
</cfResPubl>
<cfPers>
<cfPersId>ibn-Pers-677</cfPersId>
<cfPersName_Pers>
<cfPersNameId>ibn-PersName-677-1</cfPersNameId>
<cfClassId>55f90543-d631-42eb-8d47-d8d9266cbb26</cfClassId>
<cfClassSchemeId>7375609d-cfa6-45ce-a803-75de69abe21f</cfClassSchemeId>
<cfStartDate>2020-11-11T24:00:00</cfStartDate>
<cfFamilyNames>Oleschuk</cfFamilyNames>
<cfFirstNames>Valentin</cfFirstNames>
<cfFamilyNames>Олещук</cfFamilyNames>
<cfFirstNames>В.И.</cfFirstNames>
</cfPersName_Pers>
</cfPers>
<cfSrv>
<cfSrvId>5123451</cfSrvId>
<cfName cfLangCode='en' cfTrans='o'>CrossRef DOI prefix service</cfName>
<cfDescr cfLangCode='en' cfTrans='o'>The service of issuing DOI prefixes to publishers</cfDescr>
<cfKeyw cfLangCode='en' cfTrans='o'>persistent identifier; Digital Object Identifier</cfKeyw>
</cfSrv>
</CERIF>