Варианты формирования симметричного семифазного выходного напряжения вентильного преобразователя
Ключевые слова:
семифазные обмотка и преобразователь, логические состояния преобразователя, пространственная векторная модуляция напряжения, результирующий и обобщенный векторы дискретных состояний
Аннотация
Семифазный мостовой преобразователь имеет 128 логических состояний. При подключении к преобразователю семифазной симметричной обмотки каждое логическое состояние формирует пространственно-временной результирующий вектор напряжения. Всего преобразователь может сформировать 126 активных и 2 нулевых вектора. Цель работы — изучение и классификация векторного пространства при реализации алгоритмов управления преобразователем, формирующих пространственно-векторную модуляцию напряжения семифазной симметричной обмоткой.
Установлено, что существуют девять алгоритмов управления, формирующих симметричное семифазное напряжение с различными формами фазного напряжения. Каждой форме соответствует определенная величина первой гармоники фазного напряжения. Амплитуда первой гармоники соответствует модулю обобщенного пространственно-временного вектора напряжения дискретных состояний.
Исследованы векторные пространства фазных векторов напряжения, соответствующие логическим состояниям преобразователя и формирующие результирующие векторы, а также векторные пространства обобщенных векторов напряжения. Получены численные значения результирующих и обобщенных векторов напряжения.
При исследованиях использованы методы векторного анализа и методы разложения функций в ряды Фурье. Теоретические исследования прошли экспериментальную проверку. Эксперименты проводились на стенде, предназначенном для исследования пространственно-векторной модуляции многофазных двигателей с использованием макетного образца семифазного двигателя.
Результаты могут быть использованы при реализации нелинейных систем векторного управления семифазного двигателя.
Литература
1. Козярук А.Е Современные эффективные электроприводы производственных и транспортных механизмов // Электротехника. 2019. № 3. С. 3—37.
2. Томасов В.С., Усольцев А.А., Вертегел Д.А., Денисов К.М. Исследование пульсаций электромагнитного момента в прецизионном сервоприводе при синусоидальной широтно-импульсной модуляции // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 359—368.
3. Усольцев A.A. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. СПб.: ИТМО, 2011.
4. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика) [Электрон. ресурс] www.avislab.com/blog/wpcontent/uploads/2016/11/Vector_Kalachev.pdf (дата обращения 09.09.2019).
5. Space Vector Pulse with Modulation MSS Software Implementation User Guide [Электрон. ресурс] www.microsemi.com/document-portal/doc_view/133495-space-vector-pulse-width-modulation-mss-software-implementation-user-guide/ (дата обращения 09.09.2019).
6. Texas Instruments Incorporated, Application Report Space-Vector PWM with TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns [Электрон. ресурс] www.ti.com/lit/an/spra524/spra524.pdf (дата обращения 09.09.2019).
7. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 (Гранит) с асинхронными тяговыми электродвигателями [Электрон. ресурс] www.twirpx.com/search/ (дата обращения 11.11.2019).
8. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling // IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010. V. 59. No. 2. Pp. 589—598.
9. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Электрон. ресурс] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (дата обращения 09.09.2019).
10. Голубев А.Н., Игнатенко C.B. Влияние числа фаз статорной обмотки асинхронного двигателя на его виброшумовые характеристики // Электротехника. 2000. № 6. С. 28—31.
11. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines // IEEE Trans. Indust. Appl. 2003. V. 39. No. 4. Pp. 986—993.
12. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines — Pt. I // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2016. V. 63. No. 1. Pp. 449—455.
13. Prieto I.G., Duran M.J., Garcia-Entrambasaguas P., Bermudez M. Field-oriented Control of Multiphase Drives with Passive Fault Tolerance // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020. V. 67(9). Pp. 7228—7238.
14. Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Trans. Industry Appl. 1986. V. IA-22. No. 5. Pp. 820—827.
15. Blaschke F. The Principle of Field Orientation as Applied to the New Transvector Closed-loop Control System for Rotating-Field Machines // Rev. 1972. V. 34. Pp. 217—220.
16. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balgazin I.I., Tereshkin V.V. Research of Control Algorithms for a Semiphasic Converter Implementing Spatial Vector Modulation // IEEE Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. 2020. Pp. 383—387.
17. Терешкин В.М. Аналитический метод оценки вибраций электромагнитного происхождения в семифазной машине переменного тока // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2019. № 1. С. 61—69.
18. Терешкин В.М., Аитов И.Л., Макулов И.А., Гришин Д.А. Влияние временной последовательности чередования фаз пятифазной обмотки на формирование результирующего вектора напряжения // Электротехника. 2020. № 12. С. 69—75.
---
Для цитирования: Терешкин В.М., Гришин Д.А., Баландин С.П., Терешкин В.В. Варианты формирования симметричного семифазного выходного напряжения вентильного преобразователя // Вестник МЭИ. 2022. № 1. С. 85—93. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-85-93.
#
1. Kozyaruk A.E Sovremennye Effektivnye Elektroprivody Proizvodstvennykh i Transportnykh Mekhanizmov. Elektrotekhnika. 2019;3:3—37. (in Russian).
2. Tomasov V.S., Usol'tsev A.A., Vertegel D.A., Denisov K.M. Issledovanie Pul'satsiy Elektromagnitnogo Momenta v Pretsizionnom Servoprivode pri Sinusoidal'noy Shirotno-Impul'snoy Modulyatsii. Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Informatsionnykh Tekhnologiy, Mekhaniki i Optiki. 2019;19;2:359—368. (in Russian).
3. Usol'tsev A.A. Sovremennyy Asinkhronnyy Elektroprivod Optiko-mekhanicheskikh kompleksov. SPb.: ITMO, 2011. (in Russian).
4. Kalachev Yu.N. Vektornoe Regulirovanie (Zametki Praktika) [Elektron. Resurs] www.avislab.com/blog/wpcontent/uploads/2016/11/Vector_Kalachev.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019). (in Russian).
5. Space Vector Pulse with Modulation MSS Software Implementation User Guide [Elektron. Resurs] www.microsemi.com/document-portal/doc_view/133495-space-vector-pulse-width-modulation-mss-software-implementation-user-guide/ (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
6. Texas Instruments Incorporated, Application Report Space-Vector PWM with TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns [Elektron. Resurs] www.ti.com/lit/an/spra524/spra524.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
7. Elektrovoz Gruzovoy Postoyannogo Toka 2ES10 (Granit) s Asinkhronnymi Tyagovymi Elektrodvigatelyami [Elektron. Resurs] www.twirpx.com/search/ (Data Obrashcheniya 11.11.2019). (in Russian).
8. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling. IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010;59;2:589—598.
9. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Elektron. Resurs] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
10. Golubev A.N., Ignatenko C.B. Vliyanie Chisla Faz Statornoy Obmotki Asinkhronnogo Dvigatelya na Ego Vibroshumovye Kharakteristiki. Elektrotekhnika. 2000;6:28—31. (in Russian).
11. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines. IEEE Trans. Indust. Appl. 2003;39;4:986—993.
12. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines — Pt. I. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2016;63;1:449—455.
13. Prieto I.G., Duran M.J., Garcia-Entrambasaguas P., Bermudez M. Field-oriented Control of Multiphase Drives with Passive Fault Tolerance. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020;67(9):7228—7238.
14. Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor. IEEE Trans. Industry Appl. 1986;IA-22;5:820—827.
15. Blaschke F. The Principle of Field Orientation as Applied to the New Transvector Closed-loop Control System for Rotating-Field Machines. Rev. 1972;34:217—220.
16. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balgazin I.I., Tereshkin V.V. Research of Control Algorithms for a Semiphasic Converter Implementing Spatial Vector Modulation. IEEE Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. 2020:383—387.
17. Tereshkin V.M. Analiticheskiy Metod Otsenki Vibratsiy Elektromagnitnogo Proiskhozhdeniya v Semifaznoy Mashine Peremennogo Toka. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2019;1:61—69. (in Russian).
18. Tereshkin V.M., Aitov I.L., Makulov I.A., Grishin D.A. Vliyanie Vremennoy Posledovatel'nosti Cheredovaniya Faz Pyatifaznoy Obmotki na Formirovanie Rezul'tiruyushchego Vektora Napryazheniya. Elektrotekhnika. 2020;12:69—75. (in Russian).
---
For citation: Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balandin S.P., Tereshkin V.V. Options of Shaping a Symmetrical Seven-Phase Output Voltage of a Valve Converter. Bulletin of MPEI. 2022;1:85—93. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-85-93.
2. Томасов В.С., Усольцев А.А., Вертегел Д.А., Денисов К.М. Исследование пульсаций электромагнитного момента в прецизионном сервоприводе при синусоидальной широтно-импульсной модуляции // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 359—368.
3. Усольцев A.A. Современный асинхронный электропривод оптико-механических комплексов. СПб.: ИТМО, 2011.
4. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика) [Электрон. ресурс] www.avislab.com/blog/wpcontent/uploads/2016/11/Vector_Kalachev.pdf (дата обращения 09.09.2019).
5. Space Vector Pulse with Modulation MSS Software Implementation User Guide [Электрон. ресурс] www.microsemi.com/document-portal/doc_view/133495-space-vector-pulse-width-modulation-mss-software-implementation-user-guide/ (дата обращения 09.09.2019).
6. Texas Instruments Incorporated, Application Report Space-Vector PWM with TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns [Электрон. ресурс] www.ti.com/lit/an/spra524/spra524.pdf (дата обращения 09.09.2019).
7. Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС10 (Гранит) с асинхронными тяговыми электродвигателями [Электрон. ресурс] www.twirpx.com/search/ (дата обращения 11.11.2019).
8. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling // IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010. V. 59. No. 2. Pp. 589—598.
9. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Электрон. ресурс] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (дата обращения 09.09.2019).
10. Голубев А.Н., Игнатенко C.B. Влияние числа фаз статорной обмотки асинхронного двигателя на его виброшумовые характеристики // Электротехника. 2000. № 6. С. 28—31.
11. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines // IEEE Trans. Indust. Appl. 2003. V. 39. No. 4. Pp. 986—993.
12. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines — Pt. I // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2016. V. 63. No. 1. Pp. 449—455.
13. Prieto I.G., Duran M.J., Garcia-Entrambasaguas P., Bermudez M. Field-oriented Control of Multiphase Drives with Passive Fault Tolerance // IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020. V. 67(9). Pp. 7228—7238.
14. Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor // IEEE Trans. Industry Appl. 1986. V. IA-22. No. 5. Pp. 820—827.
15. Blaschke F. The Principle of Field Orientation as Applied to the New Transvector Closed-loop Control System for Rotating-Field Machines // Rev. 1972. V. 34. Pp. 217—220.
16. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balgazin I.I., Tereshkin V.V. Research of Control Algorithms for a Semiphasic Converter Implementing Spatial Vector Modulation // IEEE Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. 2020. Pp. 383—387.
17. Терешкин В.М. Аналитический метод оценки вибраций электромагнитного происхождения в семифазной машине переменного тока // Вестник Ивановского гос. энергетического ун-та. 2019. № 1. С. 61—69.
18. Терешкин В.М., Аитов И.Л., Макулов И.А., Гришин Д.А. Влияние временной последовательности чередования фаз пятифазной обмотки на формирование результирующего вектора напряжения // Электротехника. 2020. № 12. С. 69—75.
---
Для цитирования: Терешкин В.М., Гришин Д.А., Баландин С.П., Терешкин В.В. Варианты формирования симметричного семифазного выходного напряжения вентильного преобразователя // Вестник МЭИ. 2022. № 1. С. 85—93. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-85-93.
#
1. Kozyaruk A.E Sovremennye Effektivnye Elektroprivody Proizvodstvennykh i Transportnykh Mekhanizmov. Elektrotekhnika. 2019;3:3—37. (in Russian).
2. Tomasov V.S., Usol'tsev A.A., Vertegel D.A., Denisov K.M. Issledovanie Pul'satsiy Elektromagnitnogo Momenta v Pretsizionnom Servoprivode pri Sinusoidal'noy Shirotno-Impul'snoy Modulyatsii. Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Informatsionnykh Tekhnologiy, Mekhaniki i Optiki. 2019;19;2:359—368. (in Russian).
3. Usol'tsev A.A. Sovremennyy Asinkhronnyy Elektroprivod Optiko-mekhanicheskikh kompleksov. SPb.: ITMO, 2011. (in Russian).
4. Kalachev Yu.N. Vektornoe Regulirovanie (Zametki Praktika) [Elektron. Resurs] www.avislab.com/blog/wpcontent/uploads/2016/11/Vector_Kalachev.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019). (in Russian).
5. Space Vector Pulse with Modulation MSS Software Implementation User Guide [Elektron. Resurs] www.microsemi.com/document-portal/doc_view/133495-space-vector-pulse-width-modulation-mss-software-implementation-user-guide/ (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
6. Texas Instruments Incorporated, Application Report Space-Vector PWM with TMS320C24x/F24x Using Hardware and Software Determined Switching Patterns [Elektron. Resurs] www.ti.com/lit/an/spra524/spra524.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
7. Elektrovoz Gruzovoy Postoyannogo Toka 2ES10 (Granit) s Asinkhronnymi Tyagovymi Elektrodvigatelyami [Elektron. Resurs] www.twirpx.com/search/ (Data Obrashcheniya 11.11.2019). (in Russian).
8. Chan C.C., Bouscayrol A., Chen K. Electric, Hybrid, and Fuel-cell Vehicles: Architectures and Modeling. IEEE Trans. Vehicular Technol. 2010;59;2:589—598.
9. Guzman H. e. a. Application of DSP in Power Conversion Systems — a Practical Approach for Multiphase Drives [Elektron. Resurs] www.cdn.intechopen.com/pdfs-wm/48835.pdf (Data Obrashcheniya 09.09.2019).
10. Golubev A.N., Ignatenko C.B. Vliyanie Chisla Faz Statornoy Obmotki Asinkhronnogo Dvigatelya na Ego Vibroshumovye Kharakteristiki. Elektrotekhnika. 2000;6:28—31. (in Russian).
11. Williamson S., Smith S. Pulsating Torque and Losses in Multiphase Induction Machines. IEEE Trans. Indust. Appl. 2003;39;4:986—993.
12. Barrero F., Duran M.J. Recent Advances in the Design, Modeling, and Control of Multiphase Machines — Pt. I. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2016;63;1:449—455.
13. Prieto I.G., Duran M.J., Garcia-Entrambasaguas P., Bermudez M. Field-oriented Control of Multiphase Drives with Passive Fault Tolerance. IEEE Trans. Industrial Electronics. 2020;67(9):7228—7238.
14. Takahashi I., Noguchi T. A New Quick-response and High Efficiency Control Strategy of an Induction Motor. IEEE Trans. Industry Appl. 1986;IA-22;5:820—827.
15. Blaschke F. The Principle of Field Orientation as Applied to the New Transvector Closed-loop Control System for Rotating-Field Machines. Rev. 1972;34:217—220.
16. Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balgazin I.I., Tereshkin V.V. Research of Control Algorithms for a Semiphasic Converter Implementing Spatial Vector Modulation. IEEE Intern. Conf. Electrotechnical Complexes and Systems. 2020:383—387.
17. Tereshkin V.M. Analiticheskiy Metod Otsenki Vibratsiy Elektromagnitnogo Proiskhozhdeniya v Semifaznoy Mashine Peremennogo Toka. Vestnik Ivanovskogo Gos. Energeticheskogo Un-ta. 2019;1:61—69. (in Russian).
18. Tereshkin V.M., Aitov I.L., Makulov I.A., Grishin D.A. Vliyanie Vremennoy Posledovatel'nosti Cheredovaniya Faz Pyatifaznoy Obmotki na Formirovanie Rezul'tiruyushchego Vektora Napryazheniya. Elektrotekhnika. 2020;12:69—75. (in Russian).
---
For citation: Tereshkin V.M., Grishin D.A., Balandin S.P., Tereshkin V.V. Options of Shaping a Symmetrical Seven-Phase Output Voltage of a Valve Converter. Bulletin of MPEI. 2022;1:85—93. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-1-85-93.
Опубликован
2020-12-14
Выпуск
Раздел
Электротехнические комплексы и системы (05.09.03)
