Ripple reduction in direct torque control of induction motor by using multilevel comparators

[M. Rosić]

[13], 145 listova

Elektrotehnika - Energetski pretvarači i pogoni / Electrical engineering - Power converters and drives

Savremeni elektromotorni pogoni zahtevaju od upravljačkih algoritamskih struktura širok propusni opseg i malu grešku u regulisanoj veličini. Takođe, kao bitan cilj se postavlja i eliminisanje davača na vratilu motora sa namerom povećanja robustnosti pogona. Direktna kontrola momenta (DTC – Direct Torque Control) kao najmlađa tehnika kontrole mašina naizmenične struje koja u svojoj osnovi pripada tehnikama koje ne zahtevaju davač na vratilu, odlikuje se jednostavnošću i širokim propusnim opsegom po momentu kao upravljačkoj veličini. Direktna kontrola momenta, od svog nastanka do danas, pretrpela je veliki broj modifikacija u cilju eliminisanja njenih nedostataka od kojih se kao najveći ističe talasnost (ripl) momenta. Оvе mоdifikаciје uspеšnо smаnjuјu vrеdnоst intеnzitеtа ripla mоmеntа nа јеdnој strаni dоk nа drugој strаni nеrеtkо pоdrаzumеvајu smаnjеnjе brzinе оdzivа mоmеntа mоtоrа, zаhtеvајu slоžеnе еstimаtоrе fluksа i proračune kојi prоdužаvајu vrеmе izvršаvаnjа аlgоritmа čimе sе nаrušаvајu kаrаktеristikе pоgоnа i jednostavnost originalne DTC. U ovoj tezi predložen je algoritam direktne kontrole momenta motora koji uvodi višestruke naponske vektore i odgovarajuće komparatore sa više nivoa u cilju redukcije ripla momenta. Predloženi algoritam zadržava proračunsku jednostavnost konvencionalne DTC i brz odziv momenta. Umesto šest osnovnih nenultih naponskih vektora predloženi algoritam koristi veći broj diskretizovanih naponskih intenziteta (Discretized Voltage Intensities - DVI-DTC) u cilju smanjenja inkremenata momenta u okviru prekidačkog ciklusa i ukupnog ripla momenta. Za razliku od do sada publikovanih rešenja gde je povećanje broja korišćenih naponskih intenziteta skopčano sa problemima vezanim za proširenje prekidačke tabele, predloženi algoritam nema potrebu za izmenom konvencionalne prekidačke tabele sa promenom broja definisanih naponskih intenziteta. Predloženi algoritam uvodi raspregnut izbor smera i intenziteta odgovarajućeg naponskog...

Modern electric drives demand high system bandwidth and small regulation error from control algorithm structures. Also, elimination of shaft sensors within drives in order to intensify robustness of the drives is very important aim. Direct Torque Control (DTC) as the youngest technique for control of AC machines, is in its basis shaft-sensorless technique and stands out for its simplicity and high torque bandwidth. Direct torque control has gone through various modifications from its first appearance till today in order to eliminate its disadvantages the biggest of which is torque ripple. These modifications have successfully suppressed the torque ripple, but on the other hand they have often reduced the bandwidth of motor torque response, and usually demand complex flux estimators and calculations that prolong algorithm execution which deteriorate drives characteristics and simplicity of the original DTC. This thesis proposes DTC algorithm that implements multiple voltage vectors and adequate multilevel comparators with the goal to reduce torque ripple. Suggested algorithm keeps calculation simplicity of the conventional DTC and quick torque response. Instead of six basic active voltage vectors, proposed algorithm uses larger number of Discretized Voltage Intensities (DVI-DTC) aiming to reduce torque increment within switching cycle and overall torque ripple. Contrary to solutions published by now, where larger number of used voltage intensities are linked to problems concerning switching table modification, proposed algorithm doesn’t require changes in the conventional switching table as a consequence of changing the number of defined voltage intensities. Suggested algorithm brings in a possibility to separately choose direction and intensity of the appropriate voltage vector. Separating the choice of direction and intensity makes further possible simple adjustments of the algorithm depending on the number of defined voltage intensities without switching table modification....

direktna kontrola momenta, višestepeni komparatori, talasnost momenta, višestruko uzorkovanje, elektromotorna sila

direct torque control, multilevel comparators, torque ripple, oversampling, electromotive force

621.313.333(043.3)

Tekst