A NEW DC-LINK CONVERTER FOR INDUCTI

A NEW DC-LINK CONVERTER FOR INDUCTION MOTOR DRIVES
Ching-Tasi Pan*, Tsung-Cheng Chen**, Young-Huei Hong* and Chen-Ming Hung*
*Department of
Elgctrical Engineering
National Tsing
Hua University
Hsinchu,
300, Taiwan, R0.C.
Abstrad - In this paper, a new DC-link converter is
proposed for induction motor drives. It consists of a three-
phase adjustable AC/DC converter
as a pre-stage, a three-
active-switch converter to simpllfy the conventional six-
active-switch inverter and eliminate the lock-out time
circuit, and an adaptive DC-link voltage controller to
achieve the optimal DC voltage and minimize the switching
frequency
of the three-active-switch converter. The simple
rotor-fluxaiented control can also be implemented easily
using the proposed converter to achieve high performance.
Finally, a prototype circuit is constructed and some
experimental results are presented for demonstration.
Kevwords
: DC-link, converter, inverter, induction
motor dnves
INTRODUCTION
The continued demands for lower order harmonics, bet-
ter efficiency AC/AC converters have been the main moti-
vating factors
for finding the new circuit configurations,
employing new control theories and developing new power
semiconductor devices. A circuit configuration of DC-link
AC/AC converter with
PW control has maximum re-
search initiative to date. There are many methods to im-
prove the DC-link AC/AC converter with
PWM technolo-
gies, for example, by variation of switchng frequency
[l],
nonsinusoidal harmonic injection and elimination schemes
[2], model reference control [3], delta modulation (41 and
devicedependent techmques
[5]. One of the important
applications
of AC/AC converters is AC motor dnves. With
advances in drive technology, induction motor drives have
been used increasingly in various industrial applications.
Due
to the torque control requirement, most drives use CUT-
rentcontrolled inverters. For example, the conventional
A paper recommended and approved
94 SM 423-4 EC
by the IEEE Electric Machinery Committee
of the
IEEE Power Engineering Society for presentation at
the IEEE/PES
1994 Summer Meeting, San Francisco, CA,
July 24
- 28, 1994. Manuscript submitted December
28, 1993; made available
for printing June 27, 1994.
**Department of Automatic Engineering
National Yunlin Polytechnic Institute
Huwei, Yunlin,
632, Taiwan, R0.C.
voltage-fed currentcontrolled inverters
[6-81 are widely
adopted. For these inverters, it is required to
use six active
switches to control three phase currents. In addition, to
avoid short circuit of the DC-link voltage source, a iock+ut
time circuit is required to protect the inverter. Ths will of
course make the control more complicated.
In
hs paper, a new DC-link converter exclusively used
for induction motor drives is proposed. Basically, the new
converter consists of a three-phase adjustable ACDC con-
verter, a three-active-switch converter and an adaptive DC
link voltage controller. In contrast
with the conventional
induction motor drives,
it is interesting to see that the pro-
posed converter is able
to dnve the induction motor
smoothly using pulsating DC currents. Finally, a signal
synthesis circuit is also proposed for implementing effi-
ciently the popular used rotor-flux-oriented control and
some experimental results are presented.
CIRCUIT CONFIGURATION AND OPERATION
CONVERTER
PRINCIPLE
OF THE THREE-ACTWE-SWITCH
For easy understanding, first consider the basic configu-
ration of the proposed voltage-fed currentcontrolled con-
verter as shown in Fig. 1. It is seen that, compared with the
conventional drive topology, only three active switches are
required.
Also, it is assumed that the neutral point of the
induction motor as well as the mid point
of the voltage
source are available. In order to illustrate
the operation
principle of the proposed inverter,
it is convenient to em-
ploy the concept of space phasors [9]. Given the three phase
currents
io, ib and i, respectively, one can define the corre-
sponchng current space vector
7 as follows :
Fig. 1 Configuration of the proposed three-active-switch

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ไดรฟ์ตัวแปลง DC เชื่อมโยงใหม่สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ แพนทาซิชิง * เฉินเฉิง Tsung ** Hong Young-ห้วย * และฮังเฉินหมิง * * ภาควิชาElgctrical วิศวกรรมซิงหัวแห่งชาติมหาวิทยาลัยซิงจู้300 ไต้หวัน R0 ค Abstrad - ในนี้กระดาษ ตัวแปลง DC เชื่อมโยงใหม่เป็นนำเสนอสำหรับไดรฟ์มอเตอร์เหนี่ยวนำ ประกอบด้วย 3 แบบระยะในการปรับแปลง ac/dcเป็นก่อนขั้น สามแบบแปลงใช้งานสลับกับ simpllfy ปกติ 6- สลับใช้งานอินเวอร์เตอร์ และกำจัดเวลาล็อคเอาท์วงจร และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า DC เชื่อมโยงแบบอะแดปทีฟการให้แรงดันไฟฟ้า DC สูงสุด และลดการเปลี่ยนความถี่แปลง 3 สลับใช้งาน นำควบคุมใบพัด fluxaiented สามารถถูกใช้งานง่ายใช้แปลงเสนอเพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพสูง ในที่สุด สร้างวงจรต้นแบบ และบางผลการทดลองจะแสดงการสาธิต Kevwords: DC-เชื่อมโยง แปลง อินเวอร์เตอร์ การเหนี่ยวนำมอเตอร์ dnves แนะนำ ความต้องการอย่างต่อเนื่องสำหรับล่างสั่งนิคส์ เดิมพัน- แปลง AC/AC ประสิทธิภาพของเธอได้รับการหลักโมติ-vating ปัจจัยหาโครงแบบวงจรใหม่ ใช้ทฤษฎีควบคุมใหม่และการพัฒนาพลังงานใหม่อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ การกำหนดค่าวงจร DC-เชื่อมโยงแปลง AC/AC ด้วยรหัสควบคุมได้สูงสุด re-ค้นหาริวัน มีหลายวิธีการ im- พิสูจน์แปลง AC/AC DC-เชื่อมโยงกับPWM technolo-gies เช่น โดยการเปลี่ยนแปลงของความถี่ switchng[l] nonsinusoidal มีค่าฉีดและตัดร่าง [2], รุ่นควบคุมอ้างอิง [3], เดลต้าเอ็ม (41 และdevicedependent techmques[5] การหนึ่งสำคัญโปรแกรมประยุกต์ของแปลง AC/AC เป็น AC มอเตอร์ dnves มีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไดรฟ์ ไดรฟ์มอเตอร์เหนี่ยวนำได้ใช้มากในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆครบกำหนดความต้องการแรงบิดควบคุม ไดรฟ์ส่วนใหญ่ใช้ตัด- rentcontrolled อินเวอร์เตอร์ ตัวอย่าง ธรรมดา เอกสารแนะนำ และอนุมัติ EC SM 423-4 94โดยคณะกรรมการเครื่องจักรไฟฟ้า IEEEของ สังคมวิศวกรรมไฟฟ้า IEEE สำหรับงานนำเสนอIEEE/PESปี 1994 ร้อนประชุม San Francisco, CA24 กรกฎาคม-28, 1994 ฉบับส่งธันวาคม28, 1993 ทำให้พร้อมใช้สำหรับพิมพ์ 27 มิถุนายน 1994 ** กรมอัตโนมัติวิศวกรรมสถาบันโรงเรียนสารพัดช่างอิ๋นหลินเทลฮูเว อิ๋นหลิน632 ไต้หวัน R0 ค currentcontrolled รับแรงดันไฟฟ้าอินเวอร์เตอร์[6-81 ได้อย่างกว้างขวางนำมาใช้ สำหรับอินเวอร์เตอร์เหล่านี้ จะต้องใช้ใช้งานอยู่ 6สวิตช์ควบคุมกระแสระยะสาม นอกจากนี้ การหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแหล่งแรงดัน DC-เชื่อมโยง iock + utวงจรเวลาที่จะต้องปกป้องเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า Ths จะของหลักสูตรทำการควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้น ในhs กระดาษ แปลง DC เชื่อมโยงใหม่ที่ใช้เฉพาะสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำไดรฟ์มีเสนอ พื้น ใหม่แปลงประกอบด้วย 3 เฟสปรับ ACDC คอนแบบverter การแปลงสลับใช้งานสาม และ DC การแบบอะแดปทีฟ เครื่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชื่อมโยง ในทางตรงข้ามกับแบบธรรมดา ไดรฟ์ในมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นที่น่าสนใจเห็นว่าโปร -แปลงให้เกิดเป็นสามารถการ dnve มอเตอร์เหนี่ยวนำ โดยใช้กระแส DC ขยับได้อย่างราบรื่น สุดท้าย สัญญาณยังมีการนำเสนอการสังเคราะห์วงจรสำหรับใช้ effi-ciently นิยมใช้ใบพัดไหลมุ่งเน้นการควบคุม และ มีแสดงผลลัพธ์การทดลองบางอย่าง การตั้งค่าคอนฟิกของวงจรและการทำงานแปลง หลักการของ 3-ACTWE-สลับ เข้าใจง่าย ก่อนพิจารณาการพื้นฐาน configu-อาหารของคอน currentcontrolled แรงดันไฟเลี้ยงเสนอ-verter มาก Fig. 1 เห็นที่ เปรียบเทียบกับการโทโพโลยีทั่วไปไดรฟ์ สลับใช้งานอยู่เพียงสามมีต้องระบุยัง จะถือว่าเป็นที่จุดเป็นกลางมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นจุดที่กลางของแรงดันไฟฟ้ามีแหล่งที่มา เพื่อแสดงให้เห็นถึงการดำเนินงาน หลักการของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าที่นำเสนอสะดวก em-พลอยของพื้นที่ phasors [9] กำหนดระยะสามกระแสio, ib และ ตามลำดับ หนึ่งสามารถคอร์- sponchng เวกเตอร์พื้นที่ปัจจุบัน7 เป็นดังนี้: การกำหนดค่า fig. 1 เสนอ 3 ใช้งานสวิทช์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ใหม่ DC-LINK Converter สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำไดรฟ์
Ching-Tasi แพน * Tsung-เฉิงเฉิน ** Young-Huei ฮ่องกง * และเฉินหมิงฮุง * * * *
* * * * กรม
Elgctrical
วิศวกรรมแห่งชาติซิงหัวมหาวิทยาลัยซินจู๋, 300, ไต้หวัน, R0 . และ C Abstrad - ในกระดาษนี้ใหม่แปลง DC-ลิงก์เสนอสำหรับไดรฟ์มอเตอร์เหนี่ยวนำ มันประกอบไปด้วยสามขั้นตอนการปรับ AC / DC แปลงเป็นขั้นตอนก่อนที่สามแปลงที่ใช้งานสวิทช์ที่จะsimpllfy ธรรมดาหกอินเวอร์เตอร์ที่ใช้งานสวิทช์และลดเวลาล็อคออกวงจรและการปรับตัวDC-การเชื่อมโยง ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่จะบรรลุแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ดีที่สุดและลดการเปลี่ยนความถี่ของแปลงที่สามที่ใช้งานสวิทช์ ง่ายควบคุมโรเตอร์ fluxaiented นอกจากนี้ยังสามารถดำเนินการได้ง่ายโดยใช้ตัวแปลงที่นำเสนอเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูง. ในที่สุดถูกสร้างวงจรต้นแบบและบางส่วนผลการทดลองจะนำเสนอสำหรับการสาธิต. Kevwords: DC-ลิงค์, แปลง, อินเวอร์เตอร์, การเหนี่ยวนำมอเตอร์dnves บทนำความต้องการอย่างต่อเนื่องสำหรับประสานการสั่งซื้อที่ลดลงเดิมพันประสิทธิภาพตรี AC / แปลง AC ได้รับ moti- หลักปัจจัยvating สำหรับการค้นหาการกำหนดค่าวงจรใหม่ที่ใช้ทฤษฎีการควบคุมใหม่และการพัฒนาพลังงานใหม่อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ การกำหนดค่าของวงจร DC-ลิงค์แปลงAC / AC กับการควบคุมPW มีอีกสูงสุดคิดริเริ่มการค้นหาวันที่ มีหลายวิธีที่จะมีความอิ่มพิสูจน์ตัวแปลง DC-ลิงค์ AC / AC กับ PWM technolo- Gies ตัวอย่างเช่นโดยการเปลี่ยนแปลงของความถี่ switchng [L] ฉีดฮาร์โมนิ nonsinusoidal และแผนการกำจัด[2], รูปแบบการควบคุมการอ้างอิง [3] , การปรับเดลต้า (41 และtechmques devicedependent [5]. หนึ่งที่สำคัญการใช้งานของแปลงAC / AC เป็นมอเตอร์ AC dnves. ด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไดรฟ์, การเหนี่ยวนำไดรฟ์มอเตอร์ได้ถูกนำมาใช้มากขึ้นในการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ. เนื่องจากการควบคุมแรงบิดต้องการไดรฟ์ส่วนใหญ่ใช้ CUT- rentcontrolled อินเวอร์เตอร์. ยกตัวอย่างเช่นการชุมนุมกระดาษที่แนะนำและได้รับการอนุมัติ94 เอสเอ็มอีซี 423-4 ตามที่คณะกรรมการ IEEE เครื่องจักรไฟฟ้าของสมาคมวิศวกรรมIEEE ไฟฟ้าสำหรับการนำเสนอที่อีอีอี/ PES 1994 ประชุมฤดูร้อนซาน ฟรานซิสโก, 24 กรกฎาคม- 28 ปี 1994 ส่งต้นฉบับเดือนธันวาคม28, 1993 ทำใช้ได้สำหรับการพิมพ์วันที่27 มิถุนายน 1994 ** กรมอัตโนมัติวิศวกรรมแห่งชาติหยุนหลินสถาบันโปลีเทคนิคHuwei, หยุนหลิน, 632, ไต้หวัน, R0.C. แรงดันไฟฟ้า อินเวอร์เตอร์ -fed currentcontrolled [6-81 กันอย่างแพร่หลายเป็นลูกบุญธรรม สำหรับอินเวอร์เตอร์เหล่านี้ก็จะต้องใช้หกใช้งานสวิทช์ในการควบคุมกระแสสามเฟส นอกจากนี้เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรของแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเชื่อมโยงเป็น iock + ยูทาห์วงจรเวลาที่จะต้องปกป้องอินเวอร์เตอร์ Ths ของจะแน่นอนทำให้การควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้น. ในกระดาษ HS ใหม่แปลง DC-การเชื่อมโยงใช้เฉพาะสำหรับการเหนี่ยวนำไดรฟ์มอเตอร์มีการเสนอ โดยทั่วไปใหม่แปลงประกอบด้วยสามเฟสปรับ ACDC ทำา verter, แปลงที่สามที่ใช้งานสวิทช์และซีปรับตัวเชื่อมโยงตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า ในทางตรงกันข้ามกับการชุมนุมมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นที่น่าสนใจที่จะเห็นว่าโปรวางแปลงสามารถที่จะdnve มอเตอร์เหนี่ยวนำได้อย่างราบรื่นโดยใช้เร้าใจกระแสดีซี ในที่สุดสัญญาณวงจรการสังเคราะห์ยังมีการเสนอสำหรับการดำเนินการที่สุดนั่นคืออย่างมีประสิทธิภาพการควบคุมการใช้ที่นิยมโรเตอร์ฟลักซ์ที่มุ่งเน้นและผลการทดลองจะถูกนำเสนอ. กำหนดค่าวงจรและการทำงานCONVERTER หลักการของสาม ACTWE-SWITCH เพื่อความเข้าใจที่ง่ายต่อการพิจารณาครั้งแรก configu- พื้นฐานปันส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่เลี้ยงเสนอcurrentcontrolled ทำาverter ดังแสดงในรูป 1. จะเห็นว่าเมื่อเทียบกับโครงสร้างไดรฟ์แบบเดิมเพียงสามสวิทช์ที่ใช้งานจะต้อง. นอกจากนี้ก็สันนิษฐานว่าเป็นจุดกลางของมอเตอร์เหนี่ยวนำเช่นเดียวกับจุดกลางของแรงดันไฟฟ้าแหล่งที่มาที่มีอยู่ เพื่อแสดงให้เห็นถึงการดำเนินการหลักการของอินเวอร์เตอร์ที่นำเสนอมันสะดวกที่จะem- วิธีการแนวคิดของเฟสเซอร์พื้นที่ [9] ได้รับสามเฟสกระแสio อิบและฉันตามลำดับหนึ่งสามารถกำหนดนั้นคือแต่ละพื้นที่sponchng ปัจจุบันเวกเตอร์7 ดังนี้รูป 1 รายละเอียดของการเสนอสามที่ใช้งานสวิทช์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

แปลง dc-link ใหม่สำหรับมอเตอร์ไดรฟ์
ชิง tasi แพน * Tsung Cheng Chen * * หนุ่ม Huei ฮง * และเฉินหมิงแขวน *
*
elgctrical ภาควิชาวิศวกรรมมหาวิทยาลัยแห่งชาติ Tsing Hua



ลอสแองเจลิส , 300 , ไต้หวัน , r0 . C .
abstrad - ในกระดาษนี้ แปลง DC เป็นลิงค์ ใหม่
เสนอมอเตอร์ไดรฟ์ มันประกอบด้วยสามเฟส AC / DC Converter ปรับ

เป็น pre -
3 เวทีงานเปลี่ยนแปลง simpllfy แบบหก -
ปราดเปรียวสลับล็อคอินเวอร์เตอร์และขจัดเวลา
วงจรและมอเตอร์ควบคุมปรับแรงดันแรงดัน DC

ให้เหมาะสมและลดความถี่ของการสลับ

3 งานเปลี่ยนแปลง โรเตอร์ง่าย
fluxaiented ควบคุมยังสามารถดำเนินการได้อย่างง่ายดาย
ใช้แปลงที่เสนอเพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพสูง
สุดท้าย วงจรต้นแบบถูกสร้างขึ้นและบาง
ผลที่นำเสนอสำหรับการสาธิต

: kevwords มอเตอร์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำมอเตอร์ dnves


แนะนำความต้องการอย่างต่อเนื่องสำหรับฮาร์มอนิก เพื่อ ลด เดิมพัน -
เธอประสิทธิภาพ AC / AC ตัวแปลงได้ถูกหลัก 2 -

vating ปัจจัยค้นหา ระบบวงจรใหม่
การใช้ทฤษฎีการควบคุมใหม่ และการพัฒนาอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำไฟฟ้า
ใหม่ วงจรปรับแต่งลิงค์
AC / DC แปลง AC กับ
PW ควบคุมได้สูงสุด Re -
การค้นหาวันที่ มีหลายวิธีที่จะ im -
พิสูจน์ลิงค์ AC / DC AC แปลง PWM ด้วย
-
technolo ไก เช่น การเปลี่ยนแปลงของความถี่ switchng

[ L ]nonsinusoidal ฮาร์มอนิกฉีดและตัดโครงร่าง
[ 2 ] , การควบคุมแบบจำลองอ้างอิง [ 3 ] ช๊อต ( 41 และ devicedependent techmques

[ 5 ] หนึ่งในโปรแกรมสำคัญ

ของ AC AC / แปลงเป็น AC มอเตอร์ dnves . กับความก้าวหน้าในเทคโนโลยี
ไดรฟ์ , ไดรฟ์มอเตอร์เหนี่ยวนำได้
ถูกใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

ไปเนื่องจากแรงบิดควบคุมความต้องการส่วนใหญ่ไดรฟ์ใช้ตัด -
rentcontrolled อินเวอร์เตอร์ ตัวอย่างเช่น การแนะนำและรับรอง

กระดาษ 94 SM 423-4 EC
โดย IEEE คณะกรรมการไฟฟ้าของเครื่องจักร

IEEE วิศวกรรมพลังงานสังคมเพื่อการนำเสนอที่
IEEE / PES
1994 ฤดูร้อนประชุม , ซานฟรานซิสโก , CA ,

- 24 กรกฎาคม 28 , 1994 ต้นฉบับส่งธันวาคม
28 , 1993 ; ให้บริการ
พิมพ์ 27 มิถุนายน 2537
* * ภาควิชาวิศวกรรมอัตโนมัติ

huwei สารพัดช่างสถาบันแห่งชาติหยุนหยุน
, , 632 , ไต้หวัน , r0 . C .

[ 6-81 เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าป้อน currentcontrolled อย่างกว้างขวาง
บุญธรรม สำหรับอินเวอร์เตอร์นี้ จะต้องใช้งาน

6 สวิตช์ควบคุมสามเฟสกระแส นอกจากนี้หลีกเลี่ยงการลัดวงจรของ

ลิงค์แหล่งจ่ายแรงดันกระแสตรง , ขัง UT
เวลาจะต้องปกป้องวงจรอินเวอร์เตอร์หน้าจะของ
หลักสูตรให้การควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้น

ใน HS กระดาษแปลงลิงค์ DC ใหม่ โดยเฉพาะใช้สำหรับมอเตอร์ไดรฟ์
เสนอ . โดยทั่วไป แปลงใหม่
ประกอบด้วยสามเฟส หรือ ปรับคอน -
verter , สามงานเปลี่ยนแปลงและปรับ DC
ลิงค์แรงดันควบคุม ในทางตรงกันข้าม
กับ

ปกติมอเตอร์ไดรฟ์มันเป็นที่น่าสนใจเพื่อดูว่าโปร -

เพื่อวางแปลงสามารถ dnve มอเตอร์
ได้อย่างราบรื่นโดยใช้ขยับ DC กระแส ในที่สุดสัญญาณ
การสังเคราะห์วงจรยังเสนอให้ใช้ effi -
ciently นิยมใช้ฟลักซ์ที่มุ่งเน้นการควบคุมและใบพัด
บางผลจะแสดง . การปรับแต่งวงจรและการดำเนินการแปลง




three-actwe-switch หลักการของเพื่อความเข้าใจง่าย ก่อนพิจารณาพื้นฐาน configu -
ส่วนแรงดันไฟฟ้าป้อนเสนอ currentcontrolled con -
verter ดังแสดงในรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่า เมื่อเทียบกับแบบขับปกติ
3 เท่านั้นที่ใช้งานเป็นสวิตช์
.
ก็สันนิษฐานว่าเป็นจุดที่เป็นกลางของ
มอเตอร์รวมทั้งกลางจุด

ของแรงดันไฟฟ้าแหล่งมีอยู่ เพื่อแสดงให้เห็นถึง