Układ sterowania do przekształtnika matrycowego prądu o modulacji wektorowej oraz czterostopniowej strategii komutacji

Podobne dokumenty
Laboratorium. Sterowanie napędami elektrycznymi zagadnienia wybrane

LABORATORIUM Z AUTOMATYKI NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

Podstawowe układy pracy tranzystora bipolarnego

Predykcyjny algorytm sterowania przekształtnikiem zasilającym silnik synchroniczny z magnesami trwałymi

ROZPRAWA DOKTORSKA. Analiza i badania matrycowo - reaktancyjnych przemienników częstotliwości

KO OF Szczecin:

STEROWANIE STRUMIENIEM Z MODULACJĄ WEKTOROWĄ

Układ uśrednionych równań przetwornicy

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ SAMOCHODÓW I MASZYN ROBOCZYCH Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Zastosowanie transformaty falkowej do analizy przebiegów napięć zasilających napędy z częstotliwościową regulacją prędkości obrotowej

Stabilność liniowych układów dyskretnych

W4. UKŁADY ZŁOŻONE I SPECJALNE PRZEKSZTAŁTNIKÓW SIECIOWYCH (AC/DC, AC/AC)

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

interaktywny pakiet przeznaczony do modelowania, symulacji, analizy dynamicznych układów ciągłych, dyskretnych, dyskretno-ciągłych w czasie

BADANIE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

IDENTYFIKACJA MODELU MATEMATYCZNEGO ROBOTA INSPEKCYJNEGO

STEROWANIE MOMENTEM ELEKTROMAGNETYCZNYM SILNIKA INDUKCYJNEGO Z WYKORZYSTANIEM REGULATORA PREDYKCYJNEGO ZE SKOŃCZONYM ZBIOREM ROZWIĄZAŃ

Podstawowe układy energoelektroniczne

Model oceny systemu remontu techniki brygady zmechanizowanej w działaniach bojowych

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

BADANIA LABORATORYJNE SUPERKONDENSATOROWEGO ZASOBNIKA ENERGII PRZEZNACZONEGO DO OGRANICZANIA STRAT W SIECIACH TRAKCYJNYCH

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 75/

Generator przebiegów pomiarowych Ex-GPP2

TRÓJFAZOWY RÓWNOLEGŁY ENERGETYCZNY FILTR AKTYWNY ZE Z ZMODYFIKOWANYM ALGORYTMEM STEROWANIA OPARTYM NA TEORII MOCY CHWILOWEJ

Układ napędowy z silnikiem indukcyjnym i falownikiem napięcia

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW MODELU MATEMATYCZNEGO SYNCHRONICZNYCH MASZYN WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

WYMIAROWANIE PRZEKROJÓW POZIOMYCH KOMINÓW ŻELBETOWYCH W STANIE GRANICZNYM NOŚNOŚCI WG PN-EN - ALGORYTM OBLICZENIOWY

Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale

Laboratorium. Automatyka napędu elektrycznego

Pomiar rezystancji. Rys.1. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną: a) poprawnie mierzonego napięcia; b) poprawnie mierzonego prądu.

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 75/ NOWY, NIELINIOWY REGULATOR PRĄDU A DYNAMIKA KSZTAŁTOWANIA MOMENTU SILNIKA INDUKCYJNEGO

Przykładowe pytania do przygotowania się do zaliczenia poszczególnych ćwiczeń z laboratorium Energoelektroniki I. Seria 1

Przekształtniki energoelektroniczne o komutacji zewnętrznej (sieciowej) - podstawy

Porównanie zasad projektowania żelbetowych kominów przemysłowych

Porty wejścia/wyjścia w układach mikroprocesorowych i w mikrokontrolerach

MODEL SYMULACYJNY JEDNOFAZOWEGO PROSTOWNIKA DIODOWEGO Z MODULATOREM PRĄDU

INSTYTUT ENERGOELEKTRYKI POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Raport serii SPRAWOZDANIA Nr LABORATORIUM TEORII I TEHCNIKI STEROWANIA INSTRUKCJA LABORATORYJNA

Przetworniki cyfrowo-analogowe C-A CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY W UKŁADACH ZASILANIA URZĄDZEŃ PLAZMOWYCH

WPŁYW PARAMETRÓW TRANSFORMATORA NA WYZNACZANIE IMPEDANCJI PĘTLI ZWARCIOWEJ

BEZPRZEPIĘCIOWE STEROWANIE IMPULSOWE REGULATORA NAPIĘCIA PRZEMIENNEGO

Przekształtniki napięcia stałego na stałe

Porty wejścia/wyjścia w układach mikroprocesorowych i w mikrokontrolerach

Schematy blokowe. Akademia Morska w Gdyni Katedra Automatyki Okrętowej Teoria sterowania. Mirosław Tomera 1. ELEMENTY SCHEMATU BLOKOWEGO

MODEL SYMULACYJNY ENERGOELEKTRONICZNEGO STEROWANEGO ŹRÓDŁA PRĄDOWEGO PRĄDU STAŁEGO BAZUJĄCEGO NA STRUKTURZE BUCK-BOOST CZĘŚĆ 2

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2015/2016

SZEREGOWY SYSTEM HYDRAULICZNY

5. Ogólne zasady projektowania układów regulacji

Ćwiczenie nr 4. Badanie filtrów składowych symetrycznych prądu i napięcia

Przekształtniki tyrystorowe (ac/dc)

Rys. 1 Schemat układu L 2 R 2 E C 1. t(0+)

Sterowanie przekształcaniem energii w falowniku kaskadowym

Wejścia logiczne w regulatorach, sterownikach przemysłowych

Dobór współczynnika modulacji częstotliwości

2. PORTY WEJŚCIA/WYJŚCIA (I/O)

Metoda wyznaczania komutacyjnych tętnień momentu silnika PM BLDC

Część 5. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania

Przekształtniki impulsowe prądu stałego (dc/dc)

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Spis treści 1. Wstęp 2. Ćwiczenia laboratoryjne LPM

Predykcyjny algorytm DTC-3V z minimalizacją tętnień momentu i stałą częstotliwością przełączeń

BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO STEROWANEGO Z FALOWNIKA NAPIĘCIA

Badania układów hydrostatycznych zasilanych falownikami

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

MONITOROWANIE STANU UZWOJEŃ STOJANA W ZAMKNIĘTEJ STRUKTURZE STEROWANIA PRĘDKOŚCIĄ SILNIKA INDUKCYJNEGO

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

STEROWANIE PRĄDEM WYJŚCIOWYM TRÓJPOZIOMOWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA ZASILAJĄCEGO SILNIK INDUKCYJNY

Maksymalny błąd oszacowania prędkości pojazdów uczestniczących w wypadkach drogowych wyznaczonej różnymi metodami

BADANIE UKŁADÓW CYFROWYCH. CEL: Celem ćwiczenia jest poznanie właściwości statycznych układów cyfrowych serii TTL. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Wykaz symboli, oznaczeń i skrótów

KOMPENSACJA USZKODZEŃ WYBRANYCH CZUJNIKÓW POMIAROWYCH W UKŁADACH NAPĘDOWYCH Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM POPRZEZ REDUNDANCJĘ SPRZĘTOWĄ

Analiza osiadania pojedynczego pala

RUCH FALOWY. Ruch falowy to zaburzenie przemieszczające się w przestrzeni i zmieniające się w

ANALIZA DYNAMICZNA MODELU OBIEKTU SPECJALNEGO Z MAGNETOREOLOGICZNYM TŁUMIKIEM

Podstawowe układy pracy tranzystora bipolarnego

Przykładowa aplikacja LOGO! 8 Cyfrowy termometr z sygnalizacją przekroczenia progów

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

MODEL BEZSZCZOTKOWEGO SILNIKA PRĄDU STAŁEGO WYKORZYSTANY W ANALIZIE MANIPULATORA RÓWNOLEGŁEGO

Transmitancja widmowa bieguna

Porównanie struktur regulacyjnych dla napędu bezpośredniego z silnikiem PMSM ze zmiennym momentem bezwładności i obciążenia

Miernik i regulator temperatury

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

UPROSZCZONA METODA WZORCOWANIA TERMICZNYCH PRZETWORNIKÓW WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘCIA W ZAKRESIE CZĘSTOTLIWOŚCI Hz

KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE BADAŃ SKUTECZNOŚCI AMUNICJI ODŁAMKOWEJ WYPOSAŻONEJ W ZAPALNIKI ZBLIŻENIOWE

Czynnik niezawodności w modelowaniu podróży i prognozowaniu ruchu

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW SILNIKA INDUKCYJNEGO ZA POMOCĄ ALGORYTMÓW GENETYCZNYCH

Modelowanie zdarzeń na niestrzeŝonych przejazdach kolejowych

Ćwiczenie 6. BADANIE TRANSFORMATORÓW STANOWISKO I. Badanie transformatora jednofazowego V 1 X

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

PL B1. Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica,Kraków,PL BUP 19/03

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

REGULATOR PRĄDU SPRĘŻYNY MAGNETYCZNEJ CURRENT REGULATOR OF MAGNETIC SPRING

BADANIA SYMULACYJNE PROSTOWNIKA PÓŁSTEROWANEGO

1. Opis płyty czołowej multimetru METEX MS Uniwersalne zestawy laboratoryjne typu MS-9140, MS-9150, MS-9160 firmy METEX

Ćwiczenie 1: Pomiar parametrów tranzystorowego wzmacniacza napięcia w układzie wspólnego emitera REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Transkrypt:

VI Lubuka Konferencja Naukowo-Techniczna i-mitel 2010 Grzegorz TADRA Uniwerytet Zielonogórki, Intytut Inżynierii Elektrycznej Układ terowania do przekztałtnika matrycowego prądu o modulacji wektorowej oraz czterotopniowej trategii komutacji Strezczenie: Przedmiotem artykułu jet układ terowania do przekztałtnika matrycowego prądu o modulacji wektora przetrzennego oraz czterotopniowej prądowej trategii komutacji. W artykule przedtawiono projekt układu terowania, opiano zatoowane rozwiązania hardwareowe oraz oftwareowe. Prezentowany układ terowania pozwala na uzykanie wzmocnienia napięciowego, kontrolę wejściowego wpółczynnika mocy niezależnie od wyjściowego wpółczynnika mocy oraz zmianę czętotliwości w układzie przekztałtnika matrycowego prądu. W celu weryfikacji prezentowanych rozwiązań przedtawiono wyniki badań ymulacyjnych oraz ekperymentalnych. Abtract: Thi paper deal with current ource matrix converter control circuit, with implemented pace vector modulation and four-tep commutation trategy. Project of the current ource matrix converter control circuit i preented. Implemented hardware and oftware olution are decribed. Control circuit in contet make poible of input voltage boot, input power factor control and frequency change in current ource matrix converter. To verify preented olution imulation and experimental tet reult are hown.( Control circuit of the current ource matrix converter with pace vector modulation and four tep commutation trategy ) Słowa kluczowe: przekztałtniki AC/AC, przekztałtnik matrycowy prądu, układy terowania przekztałtników matrycowych. Keyword: AC/AC converter, current ource matrix converter, control circuit for matrix converter. Wtęp Od lat prowadzone ą badania mające na celu znalezienie alternatywy dla powzechnie toowanych przemienników czętotliwości (PC) z pośrednim magazynem energii typu DC [1]. Częto rozważaną alternatywą był przekztałtnik matrycowy napięcia (MPN) będący bezpośrednim PC ze źródłami napięciowymi na wejściu oraz prądowymi na wyjściu. Podtawową wadą, wykluczającą to rozwiązanie w więkzości aplikacji, jet wartość wpółczynnika wzmocnienia napięciowego (u /u L ) poniżej 1 (przy zachowaniu inuoidalnych kztałtów prądów oraz napięć) [1]-[7]. Wadę tę wyeliminowano w prezentowanych, i coraz częściej rozważanych jako alternatywę dla PC z pośrednim magazynem energii typu DC hybrydowych przekztałtnikach matrycowych (HMC) [9], [10] oraz matrycowo- reaktancyjnych przemiennikach czętotliwości (MRPC) [11], [12]. Trzecim znanym jednak wciąż niedotatecznie przebadanym rozwiązaniem bezpośredniego przemiennika czętotliwości o napięciowej charakterytyce typu back- boot jet przemiennik matrycowy prądu (PMP) [8], [13]. Schemat PMP kładającego ię z 9 łączników dwukierunkowych pokazano na ryunku 1. W odróżnieniu do MPN na wejściu PMP znajdują ię źródła prądowe zaś na wyjściu napięciowe. Jak pokazano w pracy [8] matrycowy przekztałtnik prądu o trategii terowania bazującej na koncepcji nikoczętotliwościowej macierzy przejścia pozwala na 417

uzykanie wzmocnienia napięciowego dużo więkzego od 1. Sterowanie wejściowym wpółczynnikiem mocy przy tej trategii jet zależne od wyjściowego wpółczynnika mocy, co tanowi itotną wadę tego rozwiązania. PMP o bezpośredniej modulacji wektora przetrzennego (MWP) pozwalającego na uzykanie wzmocnienia napięciowego więkzego od 1 oraz niezależne tarowanie wejściowym wpółczynnikiem mocy opiano w pracy [13] w artykule tym nie uwzględniono jednak zczegółowego opiu układu terowania do PMP o MWP. 418 Ry. 1. Schemat matrycowego przekztałtnika prądu. Głównym celem artykułu jet przedtawienie projektu oraz wyników badań ymulacyjnych i ekperymentalnych układu terowania do PMP o MWP. Prezentowany układ terowania pozwala, za pomocą PMP, na zmianę czętotliwości harmonicznej podtawowej napięcia wejściowego, uzykanie wzmocnienia napięciowego więkzego od 1 oraz kontrolę wejściowego wpółczynnika mocy niezależnie od wyjściowego wpółczynnika mocy. Po powyżzym wtępie w rozdziale 2 opiano zaimplementowaną modulację wektora przetrzennego dla PMP oraz czterotopniową trategię komutacji. Opi hardwaru i oftwaru prezentowanego układu terowania przedtawiono w rozdziale 3. W rozdziale 4 pokazano wybrane wynika badań ymulacyjnych i ekperymentalnych, podumowanie i wnioki końcowe zawarto w rozdziale 5. Strategia terowania i komutacji Relacje prądowe i napięciowe PMP prądu ą opiane zależnościami 1 oraz 2. gdzie: 1, jk = 0, S ia = ib ic u A = ub u C, wł aa ba ca aa ab ac ab bb cb ba bb bc ac ia bc ib = cc ic ca ua cb ub = cc uc jk j { a, b, c}, K = { A, B, C} S jk, wył ia ib ic ua ub u c = (3) T (1) T T (2)

VI Lubuka Konferencja Naukowo-Techniczna i-mitel 2010 Z uwagi na prawa komutacyjne w PMP (zakaz rozwierania wejściowych źródeł prądowych oraz zwierania wyjściowych źródeł napięciowych) z 512 możliwych konfiguracji łączników (KŁ) dwukierunkowych matrycy dozwolonych jet jedynie 27 a używanych do realizacji wektorowej trategii terowania 21 [13]. Graficzną interpretację tych 21 KŁ (18 tzw. aktywnych oraz 3 tzw. zerowe) pokazano na ryunku 2. ZEROWE KONFIGURACJE AKTYWNE KONFIGURACJE Ry. 2. Interpretacja geometryczna wykorzytywanych konfiguracji łączników w PMP przy bezpośredniej modulacji wektorowej. Na ryunku 3 pokazano reprezentacje wektorowe wejściowych napięć fazowych oraz wyjściowych prądów PMP dla 21 KŁ (ry. 2). Reprezentacje te uzykano toując tranformacje (4). (4) 2 j(2π / 3) j(4π / 3 x = ( x1 + x2e + x3e ) ) 3 Gdzie x 1, x 2, x 3 wartości chwilowe wielkości tranformowanych Ry. 3. Reprezentacje wektorowe dla, a) wejściowych napięć fazowych, b) wyjściowych prądów PMP. Schemat funkcjonalny zaimplementowanej trategii terowania oraz komutacji pokazano na ryunku 4. W pierwzej kolejności zadawane jet położenie wektora napięć wejściowych u i (u A, u B, u C ) w tounku do wektora prądów wejściowych i o (i A, i B, i C ) wyznaczanego na podtawie pomiarów (ry. 5b) Natępnie zadawane jet położenie wektora prądów wyjściowych (ry. 5a). Na podtawie położenia tych wektorów, zgodnie z ryunkiem 3, określane ą numery ektorów S 0, S i, oraz kąty α i, β o. Należy zaznaczyć, iż kąty α i, β o ą różne od kątów α i, β o (ry. 3) i wyznaczane w odnieieniu do linii przebiegającej przez środek każdego z ektorów, a co za tym idzie ograniczone zgodnie z (5). (5) π 6 < α ' < π 6 i o π 6 < β ' < π 6 419

IDENTYFIKACJA KIERUNKU PRĄDU IDENTYFIKACJA α i (5) IDENTYFIKACJA S i (ry. 3a) IDENTYFIKACJA β 0 (5) IDENTYFIKACJA S o (ry. 3b) 21 WEKTORÓW (ry. 2) i A i B i C OBLICZANIE i i (4) φ ZADAWANIE u i (4) i f ZADAWANIE i L o (4) OBLICZANIE WZGLĘDNYCH CZASÓW ZAŁĄCZANIA (6)-(9) q STRATEGIA KOMUTACJI (ry. 6) SELEKCJA WEKTORÓW (Tab. 2, Tab. 3) CZASY ZAŁĄCZANIA WEKTORÓW (10), (11) SYGNAŁY STERUJĄCE DLA 9 ŁACZNIKÓW DWUKIERUNKOWYCH aa ba ca ab bb cb ac bc cc WYKRYCIE ZMIANY SYGNAŁÓW STERUJĄCYCH SYGNAŁY STERUJĄCE DLA 18 TRANZYSTORÓW 420 T aa1 -T cc2 Ry. 4. Ogólny opi zaimplementowanej trategii terowania i komutacji. W kolejnym kroku obliczane ą względne czay włączenia KŁ PMP zgodnie z wzorami (6)-(9). Natępnie dla każdej ekwencji przełączania na podtawie numerów aktualnych ektorów oraz wyników równań (6)-(9) zgodnie z tabelami 2 oraz 3 wybierane ą cztery aktywne KŁ oraz jedna zerowa. Czay trwania włączania wybranych KŁ (wektorów) w czaie trwania danej ekwencji przełączania (T equ ) obliczane ą za pomocą równań (10), (11). (6) S O S i 2 co( α' q i π 3) co( β ' o π 3) + δ1 = ( 1) 3 coϕ i (7) S S 2 co( α' i i π 3) co( β ' o π 3) 0 + + 1 + δ 2 = ( 1) q 3 coϕi (8) S S 2 co( α' i i π 3)co( β' o π 3) 0+ + 1 + δ3 = ( 1) q 3 coϕi (9) S S 2 co( α' i i π 3) co( β ' o π 3) 0 + + + δ 4 = ( 1) q 3 coϕi (10) t1 = δ1 T eq ; t2 = δ 2 Teq ; t3 = δ 3 Teq ; t4 = δ 4 Teq (11) t 0 = δ 0 Teq = Teq ( δ1 + δ 2 + δ3 + δ 4 ) Teq Tabela 2. Zetawienie aktywnych konfiguracji łączników (wektorów) przypianych do pozczególnych S o i S i oraz δ 1 -δ 4 (S i = 14) (S o =14) 19 16 21 18 7 4 9 6 (S i = 25) (S o =14) 17 20 19 16 5 8 7 4 (S i = 36) (S o =14) 21 18 17 20 9 6 5 8 (S i = 14) (S o =25) 13 10 15 12 19 16 21 18 (S i = 25) (S o =25) 11 14 13 10 17 20 19 16 (S i = 36) (S o =25) 15 12 11 14 21 18 17 20 (S i = 14) (S o =36) 7 4 9 6 13 10 15 12 (S i = 25) (S o =36) 5 8 7 4 11 14 13 10 (S i = 36) (S o =36) 9 6 5 8 15 12 11 14 δ 1 >0 δ 1 <0 δ 2 >0 δ 2 <0 δ 3 >0 δ 3 <0 δ 4 >0 δ 4 <0

VI Lubuka Konferencja Naukowo-Techniczna i-mitel 2010 Tabela 3. Zetawienie zerowych konfiguracji łączników (wektorów) przypianych do pozczególnych S o i S i oraz δ 1 -δ 4 S o = 1 4 S o = 2 5 S o = 3 6 S i = 1 4 1 3 1 3 1 3 S i = 2 5 3 2 3 2 3 2 S i = 3 6 2 1 2 1 2 1 δ 4 >0 δ 4 <0 δ 4 >0 δ 4 <0 δ 4 >0 δ 4 <0 Na ryunku 5a pokazano przykład formowania wektora i o reprezentującego wartości chwilowe prądów na wyjściu PMP. Wektor i 0 jet złożeniem dwóch wektorów i 0 i i 0 powtałych w wyniku włączenia wybranych wcześniej konfiguracji łączników (w pokazanym przykładzie wektorów: 7 (V 7 ), 16 (V 16 ), 21 (V 21 ), 6 (V 6 ), 1 (V 1 )). Wektor u i reprezentujący wartości chwilowe napięć fazowych na wejściu PMP jet formowany w analogiczny poób (ry. 5b). Ponadto na ryunku 5b zilutrowano poób terowania kątem φ i (wejściowym wpółczynnikiem mocy), poprzez zmianą kąta α i. i"o t 2 V 21 t 1 V 16 Ry. 5. Interpretacja geometryczna modulacji wektorowej, dla przykładowego położenia a) wektora prądów wyjściowych, b) wektora wejściowych napięć fazowych PMP. Z uwagi na kończony cza włączania, wyłączania tranzytorów łączników dwukierunkowych kutkiem jednoczenego wyłączenia np. łącznika S aa oraz załączenia łącznika S ba byłoby zwarcie wyjściowych źródeł napięciowych bądź w przypadku zatoowania komutacji z czaem martwym przerwanie prądu wejściowego co mogłoby doprowadzić do uzkodzenia elementów półprzewodnikowych matrycy. Aby uniknąć tego typu uzkodzeń w prezentowanym układzie terowania zaimplementowano czterotopniową komutacje prądową opianą dla dwóch przykładowych łączników matrycy na ryunku 6. Na ryunku 7b, w odnieieniu do ryunku 7a, pokazano przykładowy diagram komutacji łączników S aa oraz S ba. Ry. 6 Komutacja w PM, a) układ dwóch łączników dwukierunkowych, b) Diagram komutacji łączników S aa oraz S ba ze tanu 10 do tanu 01. t d cza trwania pozczególnych kroków komutacji 421

Układ terowania Struktura PMP, złożoność jego trategii erowania i komutacji tawiają wyokie wymagania układom terowania. Układ terowania PMP mui poiadać minimum 18 wyjść cyfrowych, trzy przetworniki A/C oraz pozwalać na dokonanie wzytkich obliczeń w czaie nie dłużzym niż 5µ. Schemat blokowy prezentowanego układu terowania pokazano na ryunku 7. Parametry pozczególnych komponentów zetawiono w tabeli 4. 422 Ry.7. Schemat blokowy układu terowania PMP. Tabela 4 Podtawowe parametry układu terowania Komponent Parametry Proceor DSP ADSP-21368 Układ FPGA (XS3S200) A/C C/A ALS-3G-ACA1812-1 400 MHz; 1600 MFLOPS; 2 Mbajty SRAM; 6 Mbajtów ROM 10 MHz; 200k programowalnych bramek:, 216kbajtów RAM 18 bitów; 570 ksp, zakre napięcia wejściowego: +/- 2,48V Wartości prądów wejściowych reprezentowane za pomocą ygnałów napięciowych (± 2,5 VAC) uzykanych przez zatoowanie przekładników prądowych podawane ą na przetworniki analogowo- cyfrowe. Modulacja wektorowa opiana w poprzednim rozdziale zotała zaimplementowana w dwóch proceorach DSP. Program terujący napiano w języku C w środowiku ViualDSP 4.5 firmy Analog Device. Konfiguracje łączników wybierane w każdym okreie przełączania (tab. 2, tab. 3) załączanie ą zgodnie z przyjętą ekwencją przełączania opianą za pomocą równania (12). W równaniu tym dla przykładu ymbol δ 3 oznacza że tan łączników odpowiadający wektorowi przypianemu w tabeli. 2, do ymbolu δ 3 i wybrany zgodnie z wcześniej przedtawionymi zaadami powinien być włączony jako pierwzy na cza t 3.(10). Sekwencja ta realizowana jet poprzez odpowiednie porównanie wartości funkcji modulujących (13) z przebiegiem piłokztałtnym (ry 8). W efekcie uzykujemy lokalne wartości wpółczynników wypełnia d 0 -d 4 ygnałów terujących tranzytory wybranych konfiguracji łączników w każdej ekwencji przełączania T eq. (ry. 8). (12) δ 3 δ1 δ 2 δ 4 δ 0 xd = δ 3 ; x 3 1 ; 3 1 2 ; 1 d = δ + δ x 2 d = δ + δ + δ 2 (13) xd = δ 3 + δ1 + δ 2 + δ 4 ; 4 Sygnały terowania dziewięcioma łącznikami dwukierunkowymi generowane przez proceory DSP ą ygnałami wejściowymi układu FPGA w którym zaimplementowano czterotopniową, prądową trategię komutacji. Program realizujący komutację napiano w języku VHDL w darmowym środowiku WebPAC firmy Xilinx.

VI Lubuka Konferencja Naukowo-Techniczna i-mitel 2010 Wyniki badań ymulacyjnych i ekperymentalnych Badania ymulacyjne zotały przeprowadzone w programie Matlab imulink. Badania ekperymentalne przeprowadzono w układzie PMP o mocy około 1kVA zbudowanym w Intytucie Inżynierii Elektrycznej Uniwerytetu Zielonogórkiego, [13], [14]. W tabeli 5 zetawiono parametry modelu ymulacyjnego oraz laboratoryjnego. Tabela 4. Podtawowe parametry modelu laboratoryjnego oraz ymulacyjnego. Parametr Symbol Wartość Napięcie, ymulacja ekperyment czętotliwość U / f zailania 230 V/50 Hz 30 V / 50 Hz Cza trwania ekwencji T equ / t d 0,2 m / 2 µ Indukcyjności L S 10 mh Pojemność C F 50 µf 1,5 µf Rezytancja obc. R L 25 Ω 60 Ω Nr ryunkach 8 i 9 pokazano ymulacyjne przebiegi czaowe wejściowych oraz wyjściowych prądów i napięć. Dodatkowo na ryunku 8 przy obniżonym T equ =1 m pokazano ygnały terujące 9 łączników dwukierunkowych, oraz poób ich formowania. Na ryunku 10 pokazano ekperymentalne przebiegi czaowe. Na ryunkach 9b oraz 10b zaprezentowano przebiegi z poprawionym wejściowym wpółczynnikiem mocy. Ry. 8 Symulacyjne przebiegi czaowe funkcji modulujących (x d1 -x d4 ), ygnałów terujących (S aa - S cc ), fazowego napicia wejściowego (u A ), prądów wejściowych (i A, i B, i C ), prądu wyjściowego PMP (i a ), prądu oraz napięcia obciążenia (i LA, u LA ). 423

0.02 0.04 0.06 0.08 0.02 0.04 0.06 0.08 Ry. 9. Symulacyjne przebiegi czaowe fazowych prądów oraz napięć źródła (u S, i A ), fazowego napięcia wejściowego PMP (u A ) fazowego prądu wyjściowego PMP (i a ), oraz fazowych napięć obciążenia (u a, u b, u c ) dla f L =25 Hz, q=0.4 a)bez, b)z korekcją wejściowego wpółczynnika mocy. Ry. 10. Ekperymentalne przebiegi czaowe prądu oraz napięcia fazowego źródła (u S, i A ), fazowego prądu wyjściowego PMP (i a ), oraz fazowego napięćia obciążenia u a, dla f L =75 Hz, q=0.6, a)bez, b)z korekcją wejściowego wpółczynnika mocy. Podumowanie Prezentowany układ terowania pozwala na uzykanie wzmocnienia napięciowego więkzego od 1 oraz niezależną kontrolę wejściowego wpółczynnika mocy w matrycowym przekztałtniku prądu. Literatura [1] V e n t u ri ni M., A l eina A., The generalized tranformer: a new bi-directional inuoidal waveform frequency converter with continuouly adjutable input power factor, IEEE, PESC 80, 242-252 [2] Zioga P. D., Khan S. I. and Rahid M. H., Analyi and deign of forced commutated cycloconverer tructure with improved tranfer characteritic, IEEE Tran. Ind. Electron., vol. IE-33, (1986),271-280 [3] Huber L., Borojevic D., Space vector modulator for forced commutated cycloconverter, in Conf. Rec. IEEE-IAS, vol. 1, (1989), 871-876 [4] Caadei G., Grandi G., Serra G., Tani A., Space vector control of matrix converter with unity input power factor and inuoidal input/output waveform, in Proc. EPE Conf., vol. 7, Brighton, U.K, (Sept, 13-16, 1993), 170-175 [5] W h e eler P. W., R o d ri g uez J., J. C. Clare, L. Empringham, Weintein A.: Matrix Converter: A Technology Reviev, IEEE Tranaction on Indutrial Electronic, vol. 49, no. 2, (April 2002), 276-288 [6] Tadra G., Fedyc z a k Z., Koncepcja układu terowania dla przekztałtnika matrycowego z bezpośrednim terowaniem wektorowym Wiadomości Elektrotechniczne 10.2008, (2008) 18-21 [7] Tadra G., Fedyczak Z., Szcześ ni ak P., Implementacja przekztałtnika matrycowego o modulacji wektorowej oraz czterotopniowej prądowej trategii komutacji SENE 2009 (2009), CD-ROM 424

VI Lubuka Konferencja Naukowo-Techniczna i-mitel 2010 [8] Kwon W. H., Cho G. H.: Analye of tatic and dynamic characteritic of practical tep-up nine-witch conventor IEE Proc.-B, Vol. 140, No. 2, March 1993. [9] Klumpner C., Pitic C.: Hybrid matrix converter topologie: an exploration of benefit, IEEE PESC 08, pp. 2 8, Rhode 2008. [10] Wijekoon T., Klumpner C., Zanchetta P., Wheeler P. W.: Implementation of a hybrid AC/AC direct power converter with unity voltage tranfer, IEEE Tran. on Power Electronic, Vol. 23, No. 4, July 2008. [11] Fedyczak Z., Szcześniak P., Korotyeyev I.: Generation of matrix-reactance frequency converter baed on unipolar PWM AC matrix-reactance chopper, IEEE PESC 08, pp. 1821 1827, Rhode 2008. [12] Fedyczak Z., Szczeniak P., Kaniewki J., Tadra G.: Implementation of three-phae frequency converter baed on PWM AC matrix-reactance chopper with buck-boot topology. Proc. of EPE 2009, Barcelona 2009, CD-ROM, [13] Fedyczak Z., Tadra G., Klytta M.: Implementation of the current ource matrix converter with pace vector modulation. EPE-PEMC 2010 (praca zgłozona na konferencję) [14] Fedyczak Z., Szcześniak P., Szymanek M., Tadra G. (2009): Matrycowo- reaktancyjny przemiennik czętotliwości MRPC-I. Dokumentacja techniczna opracowana w Intytucie Inżynierii Elektrycznej w ramach projektu badawczego MNiSW nr. N51003632/3380 425