Due to the excessive zero-sequence voltage in dual three-level inverter fed open-end winding induction motor systems, zero-sequence circumfluence which is harmful to switching devices and insulation is then formed when operating in a single DC voltage source supplying mode. Traditionally, it is the mean value instead of instantaneous value of the zero-sequence voltage that is eliminated, through adjusting the durations of the operating vectors. A new strategy is proposed for zero-sequence voltage elimination, which utilizes unified voltage modulation and a decoupled SVPWM strategy to achieve two same-sized equivalent vectors for an angle of $120^{\circ}$, generated by two inverters independently. Both simulation and experimental results have verified its efficiency in the instantaneous value elimination of zero-sequence voltage.
The DC link of Grid-Connected 3-Phase 3-Level T-type Photovoltaic PCS (PV-PCS) consists of two series connected capacitors for using their neutral voltage. The mismatch between two capacitor characteristics and transient states happened in load change cause the imbalance of neutral voltage. As a result, PV-PCS performance is degraded and the system becomes unstable. In this paper, a mathematical model for analyzing the imbalance of neutral voltage is derived and a compensation method using offset voltage is proposed, where offset voltage adjusts the applying time of P-type and N-type small vectors. The validity of the proposed methods is verified by simulation and experiment.
본 연구에서는 유도전동기 구동 시스템에서 새로운 RPWM 방식을 제안하였다. 유도전동기 구동 시스템에서 발생하는 소음을 줄이기 위하여 공간벡터 RPWM방식에 기반을 둔 RPWM방식을 제안하였다. 제안된 RPWM방식을 드럼 세탁기에 적용하여 세탁기에서 발생하는 소음과 진동을 측정하였으며 그 결과를 비교하였다. 제안된 방식의 타당성을 입증하기 위하여 시뮬레이션과 실험을 수행하였다.
The paper describes a robust adaptive control algorithm for induction motor drive without speed sensor at low speed range. The control algorithm use only current sensors in a space vector pulse width modulation within loop control with rotor speed estimation and voltage source inverter. On-line rotor speed estimation is based on utilizing parallel model reference adaptive control system. MRAC of the modified flux model for flux and rotor speed estimator uses dual-adaptation mechanism, ${\omega}_r$ and ${\omega}_e$ scheme. The estimated flux components in the model can be compensated from the effects of offset errors on pure integrals. It can be compensated to the parameter variations and torque fluctuation with speed estimation in less then 10 rad/sec. In a simulation, the proposed induction motor control algorithm without speed sensor at very low speed range are shown to operate very well in spite of variable rotor time constant and fluctuating load without change the controller parameters. The suggested control strategy and estimation method have been validated by simulation study, and it proposed the designed system for the implementation using TI320C31 DSP/ASIC controller.
본 논문은 Z-형 컨버터와 수정된 공간벡터 PWM인버터로 구성된 분산전원시스템의 회로모델과 제어 알고리즘을 보여주고 있다. Z-형 컨버터는 수동소자인 L과 C로 간단히 구성되어 있으며 인버터의 상하 양 소자가가 동시에 도통되도록 하는 구간을 이용해 승압을 함으로써 기존의 DC/DC 변환기와는 다른 형태를 취하고 있다. 점근 관측기를 이용한 이산시간 슬라이딩모드제어를 통해 전류제어를 함으로써 센서수를 줄이고 제어성능을 개선하였다. 대체에너지로 관심이 많은 태양광이나, 연료전지 그리고 소형 풍력발전으로부터 생산된 직류 에너지를 상용으로 사용할 수 있도록 하는 전력변환기로써 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
Pulse Width Modulation (PWM) is a widely adopted technique to drive the motor using the voltage source inverters. Since they generate high frequency Common Mode (CM) Voltage, a high shaft voltage in induction motor is induced which leads to parasitic capacitive currents causing adverse effects such as premature deterioration of ball bearings and high levels of electromagnetic emissions. This paper presents an Active Cancellation Circuit (ACC) which can significantly reduce the CM voltage hence the common mode current in the three phase induction motor drives. In the proposed method the CM voltage is detected by the capacitors and applied to the frame of the motor to cancel the CM voltage hence the CM current. Unlike the conventional methods the proposed method does not insert the transformer in between the inverter and motor, a high power rating three phase transformer is not required and no losses associated with it. In addition the proposed method is applicable to any kind of PWM motor drives regardless of their PWM methods. The effectiveness of the proposed method is proved by the experiments with a three phase induction motor (1.1kW 415V/60Hz) combined with a three phase voltage source inverter modulated by the Space Vector Modulation (SVM).
This paper provides an efficient model predictive control for the output voltage control of three-phase inverter system which includes output LC filters. Use of SVPWM (Space Vector Pulse-Width-Modulation) and the rotating d-q frame is made to obtain an input constrained dynamic model of the inverter system. From the measured/estimated output current and reference output voltage, corresponding equilibrium values of the inductor current and the control input are computed. Derivation of a feasible and invariant set around the equilibrium state is made and then a receding horizon strategy which steers the current state deep into the invariant set is proposed. In order to remove offset error, use of disturbance observer is made in the form of state estimator. The efficacy of the proposed method is verified through simulations.
본 논문에서는 FPGA를 활용하여 SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)방식의 정현파 BLDC 모터 구동 로직을 설계 및 구현하였다. Hall sensor를 이용한 BLDC 모터 구동 회로는 정현파 PWM 생성회로, 데드타임 회로 및 리드 앵글 생성 회로 등으로 구성 된다. 특히 PWM 생성 회로는 SVPWM방식을 이용하여 기존 정현파 PWM 대비 선형구간이 15.5% 증가된다. 설계한 회로는 VHDL을 이용하여 모의실험 하였으며 Xilinx Spartan-6 FPGA보드를 통하여 회로의 동작 및 성능을 검증하였다. 검증 결과 모터구동 전류의 THD (Total Harmonic Distortion)은 19.32% 로 기존 정현파 구동 회로 대비 우수한 특성을 보였으며 회전자 분해능은 $1.6^{\circ}$로 정밀 제어가 가능함을 확인하였다.
The inverter is an essential part of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive systems. The performance of an inverter is greatly influenced by its modulation strategy. Using a proper management of modulation strategies can guarantee high performance from a PMSM under various speed conditions. Switching between modulations is a pivotal technique that determines the performance of a PMSM. Most works on hybrid methods focus on two-level induction motors drive systems. In this paper, in order to improve the performance of PMSMs under various speed conditions, a hybrid method of a pulse width modulation (PWM) control scheme based on a neutral-point-clamped (NPC) three level topology was proposed. This hybrid PWM modulation comprised space vector PWM (SVPWM) and selective harmonic elimination PWM (SHEPWM). Under low speed conditions, the SVPWM is employed to cause the PMSM to start smoothly, and to obtain a rapid response from the control system. Under high speed conditions, the SHEPWM is employed to reduce the switching frequency and to eliminate particular current harmonics. Moreover, the harmonic characteristics of different modulations are analyzed to obtain a smooth transition between the SHEPWM and the SVPWM. Experimental and simulation results indicated the effectiveness of the proposed control method.
Menacer, Arezki;Champenois, Gerard;Nait Said, Mohamed Said;Benakcha, Abdelhamid;Moreau, Sandrine;Hassaine, Said
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제4권2호
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pp.219-228
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2009
The growing application and the numerous qualities of induction motors (1M) in industrial processes that require high security and reliability levels has led to the development of multiple methods for early fault detection. However, various faults can occur, such as stator short-circuits and rotor failures. Traditionally the diagnosis machine is done through a sinusoidal power supply, in the present paper we study experimentally the effects of the rotor failures, such as broken rotor bars in function of the ac supplying, the load and show the impact of the converter from diagnosis of the machine. The technique diagnosis used is based on the spectral analysis of stator currents or stator voltages respectively according to the types of induction motor ac supplying. So, four different ac supplying are considered: ${\odot}$ the IM is directly by the balanced three-phase network voltage source, ${\odot}$ the IM is fed by a sinusoidal current source given the controlled by hysteresis, ${\odot}$ the IM is fed (in open loop) by a scalar control imposing through ratio V/f=constant, ${\odot}$ the IM is controlled through a vector control using space vector pulse width modulation (SVPWM) technique inverter with an outer speed loop.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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