Pulse width modulation control of three-phase three-level inverter Sterowanie modulacji szerokości impulsów trójpoziomowego trójfazowego falownika.

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Pulse width modulation control of three-phase three-level inverter Sterowanie modulacji szerokości impulsów trójpoziomowego trójfazowego falownika."

Gabriela Adamska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Krzysztof Sroka V rok Koło Naukowe Techniki Cyfrowej Dr inż. Wojciech Mysiński opiekun naukowy Pulse width modulation control of three-phase three-level inverter Sterowanie modulacji szerokości impulsów trójpoziomowego trójfazowego falownika. Keywords: stm32 cortex m4 inverter control three-level three-phase Słowa kluczowe: stm32 cortex m4 falownik sterowanie trójpoziomowy trójfazowy 1. Wstęp Przekształtniki wielopoziomowe znajdują zastosowanie w przemyśle. Przekształtniki te pozwalają na lepsze odwzorowanie przebiegów napięcia wyjściowego niż klasyczne przekształtniki dwupoziomowe. Istotna cechą przekształtników wielopoziomowych jest to, ze mogą one być zbudowane z elektronicznych zaworów o mniejszych napięciach niż napięcia obwodu pośredniczącego. Na każdym z zaworów w stanie ustalonym występuje maksymalne napięcie UDC/2. W niniejszym artykule omawia się metodę modulacji szerokości impulsów (MSI) z sygnałem nośnym dla falownika 3-poziomowego (n = 3) z diodami poziomującymi. Metoda sterowania jest zrealizowana w oparciu o mikrokontroler sygnałowy STM32F4 firmy STMicroelectronics. Rys.1 Budowa falownika 3-poziomowego.

Keywords: stm32 cortex m4 inverter control three-level three-phase Słowa kluczowe: stm32 cortex m4 falownik sterowanie trójpoziomowy trójfazowy 1.

2 2. Sterowanie falownikiem 3-poziomowym z diodami poziomującymi Falowniki wielopoziomowe mogą być sterowane przy użyciu kilku metod: metody wektora przestrzennego, metody eliminacji poszczególnych harmonicznych, metody MSI z sygnałem nośnym metody wektora przestrzennego MSI. Na przedstawiono schemat ideowy układu sterowania jednej fazy falownika 3-poziomowego wykorzystującego metodę z sygnałem nośnym. Sygnały D_R_up i D_R są sygnałami niezanegowanymi w przeciwieństwie do pozostałych dwóch. Rys.2 Układ sterowania jednej fazy falownika wykorzystujący metodę z trójkątnym sygnałem nośnym. Sterownik falownika a 3-poziomowego zrealizowano za pomocą ą układu startowego STM32F4DISCOVERY, który bazuje na mikrokontrolerze sygnałowym STM32F47. Program dla mikrokontrolera realizujący metodę PWM napisano w języku C, a skompilowano używając ż oprogramowania Keil uvision. Procesor STM32F47 jest taktowany sygnałem zegarowym o częstotliwości 16MHz. Mikrokontrolerze tym możemy wyróżnić dwa Timery z czteroma buforowanymi 16-bitowymi komparatorami, licznik 16- bitowy realizujący sygnał nośny, sześć dowolnie konfigurowanych wyjść PWM przyporządkowanych parami do odpowiednich komparatorów, przetwornik ADC 12bitowy, trzy wejścia i trzy wyjścia służące sterowaniu za pomocą klawiatury oraz moduł USART kontrolujący moduł bluetooth.

Na przedstawiono schemat ideowy układu sterowania jednej fazy falownika 3-poziomowego wykorzystującego metodę z sygnałem nośnym.

3 3. Wyniki Badania eksperymentalne wykonano na falowniku opartym o tranzystory IGBT wykonanym na Politechnice Krakowskiej. Badania przeprowadzono dla częstotliwości Hz, o współczynniku wypełnienia 1 oraz częstotliwości fali nośnej Hz. Napięcie i prąd na tranzystorze okr. śr. ruch. (Napięcie na tranzystorze) 1 okr. śr. ruch. (Prąd na tranzystorze) Rys.3.1 Przedstawia napięcie i prąd na tranzstorze. Napięcie i prąd na odbiorniku okr. śr. ruch. (Napięcie na odbiorniku) 4 okr. śr. ruch. (Prąd na odbiorniku) Rys.3.2 Przedstawia napięcie i prąd na odbiorniku.

Napięcie i prąd na tranzystorze 1 - -1 6 okr. śr. ruch. (Napięcie na tranzystorze) 1 okr. śr. ruch. (Prąd na tranzystorze) Rys.3.

4 Kolejne badania przeprowadzona dla częstotliwości Hz, współczynniku wypełnienia 1 oraz dla częstotliwości fali nośnej Hz. Napięcie i prąd na tranzystorze okr. śr. ruch. (Napięcie na tranzystorze) 3 okr. śr. ruch. (Prąd na tranzystorze) Rys.3.3 Przedstawia napięcie i prąd na tranzystorze. Napięcie i prąd na odbiorniku okr. śr. ruch. (Serie1) 6 okr. śr. ruch. (Serie2) Rys.3.4 Przedstawia napięcie i prąd na odbiorniku.

3.3 Przedstawia napięcie i prąd na tranzystorze. Napięcie i prąd na odbiorniku 1 - -1 2 okr. śr. ruch.

5 4. Podsumowanie W niniejszym referacie wykazano, że procesor sygnałowy STM32F47 jest bardzo dobrym narzędziem pozwalającym na realizację sterowania falownika 3-poziomowego. Osiągane czasy obliczeń na 1 okres przełączania stanowią jedynie około kilku procent wykorzystania czasu pracy mikroprocesora. Modulacja szerokości impulsów w falowniku 3-pozomowym pozwoliła lepiej odwzorować przebieg sinusoidalny prądu, co stanowi przewagę nad klasycznymi falownikami 2-poziomowymi. Zaburzenia przy przełączaniu tranzystorów mogą być spowodowane częściowym uszkodzeniem badanego falownika bądź dużą indukcyjnością w obwodzie odbiornika. Za pomocą takiego sterowania mamy możliwość regulacji obrotów silnikiem indukcyjnym za pomocą charakterystyki U/f. Falownikami możemy nie tylko sterować klasycznie za pomoc klawiatury czy tez potencjometru. W badaniach zastosowano również moduł bluetooth za pomocą, którego mogliśmy komunikować się z falownikiem za pomocą smartphone-u z wbudowanym systemem Android. 5. Literatura [1] Fang Lin Luo, Hong Ye : Advanced DC/AC Inverters Applications in renewable energy. [2] Mieczysław Nowak, Roman Barlik : Poradnik Inżyniera energoelektronika.

Modulacja szerokości impulsów w falowniku 3-pozomowym pozwoliła lepiej odwzorować przebieg sinusoidalny prądu, co stanowi przewagę nad klasycznymi falownikami 2-poziomowymi.

Podobne dokumenty

STEROWANIE MIKROPROCESOROWE FALOWNIKA 3-POZIOMOWEGO Z DIODAMI POZIOMUJĄCYMI IDEA I REALIZACJA

STEROWANIE MIKROPROCESOROWE FALOWNIKA 3-POZIOMOWEGO Z DIODAMI POZIOMUJĄCYMI IDEA I REALIZACJA MARCIN ZYGMANOWSKI, TOMASZ BISKUP, WOJCIECH MAJ, JAROSŁAW MICHALAK Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego