Control of Single-Phase to Three-Phase AC/DC/AC PWM Converters for Induction Motor Drives

摘要

W artykule tym została przedstawiona metoda sterowania PWM układem jednofazowego prostownika aktywnego pół-mostkowego w połączeniu z przekształtnikiem trójfazowym dwugałęziowym dla zastosowań w napędach niskiej mocy. Charakterystyczną cechą powyższej topologii jest zredukowana ilość łączników do 6-ciu w porównaniu ze standardową topologią pełnego mostka (4 klucze) oraz dołączonego falownika napięcia (dodatkowe 6 kluczy), gdzie całkowita liczba łączników w konwencjonalnym układzie wynosiłaby 10. W proponowanym sterowaniu, czujnik napięcia został wyeliminowany poprzez wprowadzenie obserwatora stanu, który zmniejsza uchyb pomiędzy prądem zadanym z modelu oraz prądem rzeczywistym do zera. Dodatkowo została zaproponowana nowa prosta metoda sterowania PWM w układzie dwugałęziowym falownika napięcia, kt╚畆a eliminuje wpływ tętnień napięcia obwodu pośredniczącego na prąd falownika. Główną zaletą nowej topologii układu jest niski koszt w porównaniu z konwencjonalną topologią oraz jego cechy takie jak: sinusoidalny prąd falownika, poprawa współczynnika mocy PFC, regulacja napięcia obwodu pośredniczącego, dwukierunkowy przepływ mocy oraz regulowane napięcie wyjściowe falownika. Wyniki eksperymentalne w układzie sterowania skalarnego V/Hz trójfazowym silnikiem indukcyjnym za pomocą procesora sygnałowego DSP TMS320C31 potwierdziły skuteczność proponowanej metody.%This paper proposes a control scheme of single-phase to three-phase PWM converters for low power three-phase induction motor drives, where a single-phase half-bridge PWM rectifier and a two-leg inverter are used. With this converter topology, the number of switching devices is reduced to six from ten in case of full-bridge rectifier and three-leg inverter systems. In addition, the source voltage sensor is eliminated with a state observer which controls the deviation between the model current and the system current to be zero. A simple voltage modulation method is used for a two-leg inverter and a new technique to eliminate the effect of the dc link ripple voltage on the output current is proposed. Though the converter topology itself is of lower cost than the conventional one, it retains such functions as sinusoidal input current, unity power factor, dc-link voltage control, bidirectional power flow, and VWF output voltage. The experimental results for the V/F control of 3Hp induction motor drives controlled by a DSP TMS320C31 chip have verified the effectiveness of the proposed scheme