ترجمه مقاله کنترل جریان هیسترزیس در اینورتر ولتاژ سه فاز

توضیحات

 عنوان فارسی: کنترل جریان هیسترزیس در اینورتر منبع ولتاژ سه فاز

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Hysteresis Current Control in Three-Phase Voltage Source Inverter

خلاصه

روش‌های کنترل جریان در مدارهای الکترونیک قدرت، بخصوص در اینورترهای رگولاتور جریان PWM، که بطور وسیعی در درایورهای موتور ac و منابع توان ac پیوسته که هدف آن‌ها تولید خروجی ac سینوسی است به کار گرفته می‌شوند، نقش مهمی دارند. وظیفه اصلی سیستم‌های کنترل در اینورترهای رگولاتور جریان این است که بردار جریان را مطابق یک مسیر مرجع در اختیار بار سه فاز قرار دهد.

در این مقاله دو روش کنترل جریان هیسترزیس (شش پهلو و میدان هیسترزیس بر پایه کنترل‌ها) از اینورتر منبع ولتاژ سه فاز (VSI) بیان خواهد شد. این کنترل‌کننده‌ها با مولفه‌های جریان نمایش داده شده در مختصات ساکن سیستم () کار می‌کنند.

معرفی

در یک دهه گذشته سه نوع رگولاتورهای هیسترزیس، رگولاتورهای PI خطی و رگولاتورهای بی‌نوسان پیش‌گویانه، که از دسته رگولاتورهای اساسی هستند، توسعه پیدا کرده‌اند [1]. یک مرور مجدد کوتاه روی تکنیک‌های کنترل جریان برای سیستم‌های سه فاز در مرجع [2] ارائه شده است.

در میان روش‌های مختلف PWM، کنترل جریان باند هیسترزیس بخاطر سادگی در اجرای آن اغلب بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعلاوه در کنار سرعت پاسخ حلقه جریان در این روش نیازی به پارامترهای بار نیست. به هرحال بدلیل اینکه ریپل پیک جریان باید در همه نقاط اساسی شکل موج فرکانسی کنترل شود، روش کنترل جریان با باند هیسترزیس ثابت دارای ضعف است، چرا که فرکانس PWM در محدوده باند تغییر می‌کند. یک روشی که در آن از تکنیک PWM کنترل جریان باند-هیسترزیس استفاده کرده است و باند می‌تواند به عنوان تابعی از بار برای عملکرد بهینه PWM برنامه‌نویسی شود، در مرجع [3] بیان شده است.

اصول اجرای روش کنترل جریان هیسترزیس بر پایه تحریک سیگنا‌ل­های سوئیچ‌زنی، از مقایسه خطای جریان و تلورانس ثابت باند، بنا شده است. این کنترل بر پایه مقایسه بین جریان فاز واقعی و تلورانس باند در اطراف جریان مرجع مربوط به آن فاز بنا شده است. به عبارت دیگر تعاملات جریان فاز که امری معمولی در سیستم‌های سه فاز است بر روی این نوع کنترل باند اثر منفی می‌گذارد. دلیل اصلی این موضوع اشتراک‌های ارتباطی سه فاز است، چراکه جریان هر فاز نه تنها به ولتاژ همانن فاز بلکه به ولتاژ دو فاز دیگر نیز وابسته است. وابسته به وضعیت بار فرکانس‌های سوئیچ‌زنی ممکن است در دوره‌های اساسی تغییر کند که این باعث عملکرد نامنظم اینورتر می‌شود. در [4] نویسنده یک روشی را بیان کرده است که اثر واکنش‌های بین فازی را کاهش می‌دهد، در حالی که مزیت روش هیسترزیس با استفاده از تکنیک حلقه فاز-قفل (PLL) برای مقید کردن فرکانس سوئیچ‌زنی اینورتر در یک مقدار مقرر، پا برجا می‌ماند.

در این مقاله، کنترل جریان از PWM-VSI در قالب مرجع ساکن () اجرا شده است. یک روش طبق کنترل بردار فضایی است که از مقایسه‌کننده‌های هیسترزیس چندسطحی استفاده می‌کند که باند هیسترزیس به عنوان میدان هیسترزیس آشکار می‌شود. روش دوم بر پایه کنترل جریان پیش‌گویانه است که سه باند هیسترزیس یه هیسترزیس شش پهلو را می‌سازند.

مدل سه فاز اینورتر منبع ولتاژ (VSI) سه فاز

مدار قدرت یک VSI سه فاز در شکل 1 نشان داده است. مدل بار شامل یک منبع داخلی سینوسی e و اندوکتانس L است.

برای توصیف ولتاژ خروجی اینورتر و آنالیز روش کنترل جریان، مفهوم بردار فضای مختلط بکار گرفته شده است. این مفهوم این امکان را می‌دهد که کمیت‌های سه فاز (ولتاژها و جریان‌ها) در یک بردار حالت نشان دهیم. هشت حالت هدایت و اتصال برای اینورتر امکان دارد، اینورتر می‌تواند 6 بردار غیر صفر ولتاژ  (k=1,…,6) و دو بردار صفر ولتاژ (k=0 , 7) را به بار اعمال کند. حالت سوئیچ‌های اینورتر که در راس‌های a و b و c قرار دارند با  ،  مشخص می‌شوند که متناظر با هر بردار  هستند، که برای  سوئیچ بالایی بسته است و برای  سوئیچ پایینی بسته است. قاعده سوئیچ‌زنی بدین صورت است: ولتاژ DC خازن هرگز نباید قطع شود و همچنین توزیع ولتاژ DC،  بر روی سه ولتاژ خط به خط نباید به بار بستگی داشته باشد. براساس این قواعد دقیقا یکی از سوئیچ‌های بالایی و یکی از سوئیچ‌های پایینی باید در هر لحظه از زمان روشن باشد.

هشت حالت ممکن خاموش و روشن برای کلیدها وجود دارد. ارتباط ولتاژهای فاز و خط به خط و هر حالت از سوئیچ‌ها بر اساس ولتاژ DC تغذیه  در جدول 1 نمایش داده شده است.

توجه

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.