Analytical Method of a Torque Rippl

Analytical Method of a Torque Ripple Calculation for Two-Phase IM Supplied by Three-Leg SPWM Inverter
Pavel Záskalický Department of Electrotechnics and Mechatronics Technical University (TUKE) Košice, Slovak Republic [e-mail]
Branislav Dobrucký Department of Mechatronics and Electronics 
 

  , Slovak Republic [e-mail]
Abstract—The contribution deals with steady state estimation of a electromagnetic torque ripples and a current waveform of a two-phase induction motor, which is supplied by an three-leg IGBT bridge connected inverter. The inverter’s output voltage is controlled by a modified sinusoidal SPWM of the input DC voltage. The complex Fourier series analysis of the inverter’s output voltage was made, to obtain a spectrum of the harmonic supply voltage. The different voltage harmonics have been applied to the two-phase induction machine model to obtain electromagnetic torque and supply current waveforms for various operation states.
Keywords—two-phase induction motor, torque ripple estimation, bridge invertor, Fourier series, sinusoidal PWM control I. INTRODUCTION The electrical low-power drives which are supplied by a single phase voltage used in different industrial and domestic devices are presently increasingly deployed by two-phase motors. A two-phase motor by their characteristics no differs from the three-phase ones. Their advantage is simpler winding layout, which is of great importance for automated motor production [1]-[2].
The two-phase motors are at present manufactured as either squirrel cage induction or permanents magnets synchronous motors. They are very often deployed as a pumps drives in a washing machines and dishwashers, but also in a circulating pumps for central domestic heating. A permanent magnet in this case is water and lye resistant, which allows making a pump with an absolute waterproof.
The stator winding can be configured in either a serial or parallel two-phase system. Normally, the winding are identical. The windings which form one phase are connected to induce opposite magnetic polarity. II. MATHEMATICAL MODEL OF A SUPPLY CONVERTER To build a mathematical model of a two-phase inverter’s a complex Fourier series approach was used. In the model we consider following idealized conditions:  Power switch can handle unlimited current and blocks unlimited voltage.
 The voltage drop and leakage current across the switches are zero.  The switches are turned on and off with no rise and fall times.  Sufficiently good size capacity of the inverter’s input voltage capacitors, to can suppose constant converter input DC voltage for any load.
These assumptions help us simpler to analyze a motor power supply circuit and help us to build a mathematical model of invertor at steady state. Fig. 1 shows a two-phase convertor circuit layout, supplied by a single-phase network. The inverter of the converter consists of three transistors branches (b-, a-, c- ones). The first branch (b) is common branch for both other phases. Contrary to common analysis method the reference voltage potential is not created by centre tap of DC link as [4] but with its negative potential for Fourier series analysis used in the next part of paper.
Fig. 1. Supply convertor circuit layout.
978-1-4799-4749-2/14/$31.00 ©2014 IEEE
2014 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion
731

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิธีวิเคราะห์การคำนวณระลอกคลื่นแรงบิดสำหรับ IM Two-Phase โดยอินเวอร์เตอร์ 3 เลก SPWM แผนก Electrotechnics Záskalický นายกและมหาวิทยาลัยเทคนิคของอิเล็กทรอนิกส์ (มาบ) Košice, [e-mail] สโลวัก Branislav Dobrucký ภาควิชาอิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์    สโลวัก [e-mail] นามธรรมซึ่งส่วนจะเกี่ยวข้องกับท่อนประมาณแรงบิดไฟฟ้า ripples และรูปคลื่นปัจจุบันของมอเตอร์เหนี่ยวนำ two-phase ซึ่งจัด โดย IGBT มีสามขาสะพานเครื่องเชื่อมต่อ เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าของเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าจะถูกควบคุม โดย SPWM แบบ sinusoidal แก้ไขของแรงดันไฟ DC เข้า การวิเคราะห์อนุกรมซับซ้อนของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าของเอาท์พุทแรงดันทำ เพื่อดูสเปกตรัมของแรงดันไฟฟ้ามีค่า ใชันิคส์แรงดันแตกต่างกับรุ่นเครื่องเหนี่ยวนำ two-phase รับแรงบิดของแม่เหล็กไฟฟ้า และอุปทานปัจจุบัน waveforms ในอเมริกาดำเนินการต่าง ๆ คำสำคัญคือมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสสอง แรงบิดประมาณระลอกคลื่น สะพาน invertor อนุกรม I. sinusoidal PWM ควบคุมไดรฟ์ไฟฟ้าพลังงานต่ำซึ่งจัดเป็นแรงเดียวที่ใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรม และประเทศต่างๆ จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ปัจจุบันปรับยนต์ two-phase แนะนำ เป็น two-phase มอเตอร์ โดยลักษณะไม่แตกต่างจากคน 3 เฟส ประโยชน์ต่อตนเองเป็นวิธีที่ง่ายกว่าเค้าม้วน ซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับการผลิตรถยนต์อัตโนมัติ [1] - [2] ยนต์ two-phase ปัจจุบันผลิตเป็นกระรอกกรงเหนี่ยวนำหรือ permanents แม่เหล็ก synchronous ยนต์อย่างใดอย่างหนึ่ง พวกเขาใช้งานบ่อยเป็นไดรฟ์ปั๊มในเครื่องซักผ้า และปั๊ม dishwashers แต่ยังอยู่ในการหมุนเวียนสำหรับประเทศร้อนกลาง แม่เหล็กถาวรในกรณีนี้คือ น้ำ และทนไอ้ด่าง ให้ทำปั๊มกับการกันน้ำแน่นอน ขดลวด stator สามารถกำหนดค่าในแบบอนุกรม หรือแบบขนาน two-phase ระบบ โดยปกติ ขดลวดที่มีเหมือนกัน ขดลวดซึ่งเป็นขั้นตอนหนึ่งมีการเชื่อมต่อเพื่อก่อให้เกิดขั้วแม่เหล็กตรงข้าม ใช้ครั้งที่สองทางคณิตศาสตร์จำลองของ A ใส่แปลงเพื่อสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า two-phase วิธีอนุกรมซับซ้อน ในแบบจำลอง เราพิจารณาตามเงื่อนไข idealized: สวิตช์ไฟสามารถจัดการการจำกัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าไม่จำกัดบล็อกได้ ปล่อยแรงดันและกระแสผ่านสวิตช์รั่วไหลเป็นศูนย์ สวิทช์เปิด และปิดเวลาขึ้นและตกไม่ กำลังพอดีขนาดของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าของเข้าเก็บประจุแรงดันไฟฟ้า ได้ถึงสามารถสมมติว่า คงแปลง DC แรงดันไฟเข้าสำหรับการโหลดใด ๆ ได้ สมมติฐานเหล่านี้ช่วยเราง่ายกว่าการวิเคราะห์วงจรมอเตอร์ซัพพลาย และช่วยเราในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ invertor ที่ท่อน Fig. 1 แสดงเค้าโครงวงจร แปลง two-phase โดยเครือข่ายเฟส อินเวอร์เตอร์แปลงประกอบด้วยสาขาสาม transistors (b- c-คน) สาขาแรก (b) มีสาขาทั่วไปสำหรับทั้งสองระยะ ขัดกับวิธีการวิเคราะห์ทั่วไปไม่สามารถสร้างแรงดันอ้างอิงที่อาจเกิดขึ้น โดยเคาะศูนย์ของ DC เชื่อมโยงเป็น [4] แต่ มีศักยภาพเป็นค่าลบสำหรับการวิเคราะห์อนุกรมที่ใช้ในส่วนถัดไปของกระดาษ Fig. 1 จัดหาเค้าแปลงวงจร 978-1-4799-4749-2/14/$31.00 © 2014 IEEEวิชาการนานาชาติ 2014 ในอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ไฟฟ้าไดรฟ์ ระบบอัตโนมัติและการเคลื่อนไหว731

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วิธีการวิเคราะห์ของแรงกระเพื่อมคำนวณสองเฟส IM มา 3 ขา spwm Inverter
พาเวล Z . kgm skalick ภาควิชาและผลงาน electrotechnics เมคคาทรอนิกส์มหาวิทยาลัยเทคนิค ( รุค ) slovenia traditional . kgm , สโลวักสาธารณรัฐ [e-mail]
บรานิสลาฟ dobruck ผลงานภาควิชาเมคคาทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์       
  
        
             , สโลวักสาธารณรัฐ [e-mail]
ข้อเสนอผลงานนามธรรม steady state การประมาณค่าของแรงบิดระลอกคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรูปคลื่นกระแสของการอุปนัยมอเตอร์ ซึ่งจัดโดยขาสามสะพานเชื่อม IGBT อินเวอร์เตอร์ แรงดันเอาท์พุทของอินเวอร์เตอร์ควบคุมด้วยกระแสของการ spwm ป้อนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง . ซับซ้อนอนุกรมฟูเรียร์ การวิเคราะห์แรงดัน output ของอินเวอร์เตอร์ที่ถูกสร้างเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าอุปทานของสเปกตรัมฮาร์มอนิ เนื้อหาของแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันมีการใช้เครื่องจักรแบบเหนี่ยวนำแบบเพื่อให้ได้แรงบิด แม่เหล็กไฟฟ้า และรูปคลื่นกระแสอุปทานสำหรับรัฐปฏิบัติการต่าง ๆ
คำสำคัญ 2 เฟส มอเตอร์แรงกระเพื่อมการบริดจ์อินเวอร์เตอร์ อนุกรมฟูเรียร์ไซน์ , PWM ควบคุมฉันแนะนำพลังงานซึ่งจัดโดยไดรฟ์ไฟฟ้า 1 เฟสแรงดันที่ใช้ในอุปกรณ์อุตสาหกรรมและในประเทศที่แตกต่างกันเป็นปัจจุบันมากขึ้น โดยการใช้มอเตอร์ เป็นแบบมอเตอร์ โดยลักษณะของพวกเขาไม่แตกต่างจากภาคที่ ประโยชน์ของพวกเขาเป็นเรื่องง่ายที่คดเคี้ยวเค้าโครง ซึ่งมีความสำคัญในการผลิตมอเตอร์ [ 1 ] [ 2 ] โดยอัตโนมัติ
ส่วนการยนต์ในปัจจุบันผลิตเป็นแม่เหล็กเหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก หรือปลัด ซิงโครนัสมอเตอร์ พวกเขามักจะใช้เป็นปั๊มไดรฟ์ในเครื่องซักผ้าและเครื่องล้างจาน แต่ยังหมุนเวียนปั๊มความร้อนในประเทศกลาง แม่เหล็กถาวรในกรณีนี้คือน้ำและทนต่อด่างซึ่งช่วยให้ทำปั๊มกับกันน้ำแน่นอน
ขดลวดสเตเตอร์สามารถปรับแต่งได้ทั้งในระบบอนุกรมหรือแบบขนาน โดยปกติ ม้วนเหมือนกัน windings ซึ่งรูปแบบหนึ่งเฟสเชื่อมต่อกับจูงตรงข้ามแม่เหล็กขั้ว 2 . แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการจัดหาที่แปลงที่จะสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการแปลงเป็นเชิงซ้อนอนุกรมฟูเรียร์แบบใช้ในรุ่นเราพิจารณาตามสภาพในอุดมคติ : สลับ  อำนาจสามารถจัดการบล็อกแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันและไม่ จำกัด ไม่ จำกัด
 แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงและกระแสรั่วไหลผ่านสวิตช์ คือ ศูนย์  สวิทช์จะเปิดและปิดด้วยไม่ขึ้นและตกครั้ง  เพียงพอดีขนาดความจุของตัวเก็บประจุแรงดันของอินเวอร์เตอร์ ,เพื่อแปลงแรงดัน DC สามารถสมมติคงที่สำหรับโหลด
สมมติฐานเหล่านี้ช่วยให้เราง่ายที่จะวิเคราะห์จัดหามอเตอร์ไฟฟ้าวงจรและช่วยให้เราสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของอินเวอร์เตอร์ที่ steady state รูปที่ 1 แสดงวงจรคอนเวอร์เตอร์แบบ 3 เฟส จัดโดยเครือข่าย อินเวอร์เตอร์ ของทรานซิสเตอร์แปลงประกอบด้วย 3 สาขา ( B - A - C - คน )สาขาแรก ( B ) เป็นสาขาสามัญสำหรับทั้งสองอื่น ๆระยะ ต่อการวิเคราะห์วิธีการทั่วไปที่แรงดันอ้างอิงอาจจะไม่สร้างขึ้นโดยแตะที่ศูนย์บริการของมอเตอร์เป็น [ 4 ] แต่ที่มีศักยภาพเชิงลบของอนุกรมฟูเรียร์ การวิเคราะห์ที่ใช้ในส่วนถัดไปของกระดาษ
รูปที่ 1 จัดหารูปแบบวงจรคอนเวอร์เตอร์ .
978-1-4799-4749-2 / 14 / 2014 (
$ 31.00 สงวนลิขสิทธิ์2010 การประชุมนานาชาติเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ , ไดรฟ์ไฟฟ้าอัตโนมัติและการเคลื่อนไหว
731