درایو موتور تغذیه با اینورتر منبع Z سری

چکیده 

کلیدواژه‌ها

 مقدمه

شکل1. درایو موتور تغذیه شده با اینورتر منبع Z سری. 

اینورتر منبع Z سری

شکل2. کنترل PWM مرسوم. 

شکل3. کنترل PWM ارائه شده. 

شکل4. نقشه‌ی طراحی واقعی کنترل ارائه شده. 

نتایج شبیه‌سازی

شکل5. ولتاژ پیک خط با شاخص مدولاسیون 7/0 (الف) تکنیک کنترل مرسوم، (ب) تکنیک کنترل ارائه شده. 

شکل6. FFT مربوط به SZSI ولتاژ خط خروجی (الف) تکنیک کنترل مرسوم، (ب) تکنیک کنترل ارائه شده. 

شکل7. نتایج شبیه‌سازی اینورتر منبع Z با تکنیک کنترل ارائه شده، (الف) ولتاژ لینک dc، (ب) جریان سلف، (ج) ولتاژ خازن، (د) جریان موتور. 

نتیجه‌گیری

اینورتر منبع Z (ZSI) دارای قابلیت تبدیل تک حالته‌ی توان با توانایی باک- بوست است. اینورتر منبع Z سری (SZSI) باعث کاهش جریان هجومی، کاهش تشدید (رزونانس) بین خازن و سلف Z و نیز کاهش تنش روی خازن می‌شود. این مقاله یک تکنیک ساده برای افزایش shoot through در SZSI ارائه می‌کند. مزیت اصلی این تکنیک عملکرد پیشرفته‌ی اینورتر از نظر تقویت‌کنندگی (بوست) و پروفیل هارمونیکی است. اعبار تکنیک ارائه شده از طریق شبیه‌سازی به تایید می‌رسد.

اینورتر منبع ولتاژ (VSI) با تکنیک مدولاسیون پهنای پالس سینوسی (SPWM)، فناوری توسعه‌یافته‌ای است که به طور گسترده برای کنترل موتور در صنایع، ادوات FACTS و منبع انرژی غیرمرسوم با شبکه، به کار می‌رود. در کاربرد منابع انرژی غیرمرسومی چون سیستم خورشیدی PV (فوتوولتائیک)، نیازمند تقویت ولتاژ dc است. این نیازمند دو مبدل است، یکی برای تقویت سطح ولتاژ dc و دیگری برای تبدیل ac به dc، که دارای امکان باک است. ZSI که در [1] ارائه شده است عملکرد تبدیل بوست dc-dc و VSI را برای تبدیل dc به ac با عمل باک ترکیب می‌کند. ZSI می‌تواند تغییر ولتاژ PV را در محدوده‌ی وسیع بدون افزایش مقادیر نامی اینورتر کنترل کند [2]. در نتیجه، تعداد اجزا و هزینه‌ی سیستم با بهبود قابلیت اطمینان ناشی از امکان رخداد وضعیت shoot through، کاهش می‌یابند. همان‌طور که در [1]، [3] توصیف شده است، مقدار موثر (rms) ولتاژ خروجی مولفه‌ی اصلی ZSI را می‌توان چنین بیان کرد: که Vdc، M و B نشان دهنده‌ی ولتاژ ورودی یا ولتاژ dc، شاخص مدولاسیون و ضریب بوست هستند. ضریب بوست تابعی از نسبت shoot through بوده، و D به این صورت بیان می‌شود: و که T0 زمان shoot through بوده و T دوره‌ی زمانی سیکل حامل است. shoot through از یک خط مستقیم معادل با یا بزرگتر از مقدار پیک مراجع سه فاز استفاده می‌کند تا سیکل کاری shoot through را کنترل کند. حداکثر نسبت کاری shoot through، D کنترل بوست به (1-M) محدود می‌شود. به منظور تولید بوست ولتاژ بالا، M باید کاهش یابد. M کوچکتر منجر به توانایی تبدیل ضعیف در فرکانس پایه، اعوجاج هارمونیکی کل بیشتر شده و عملکرد نهایی خروجی ac به طور قابل‌توجهی کاهش خواهد یافت [4]، [5]. توپولوژی‌های ZSI زیادی انتشار یافته‌اند که بر روی بهبود ضریب بوست متمرکز بوده‌اند. ترانسفورماتور یا سلف تزویج در اینورتر منبع T-Z [6]، اینورتر منبع L-Z [7] و ZSI با سلف سوئیچ‌شده [8] به کار گرفته شد تا ولتاژ را تقویت کرده و یا تعداد اجزا را کاهش دهد. اینورترهای منبع Z Quasi [9]، [10] به منظور غلبه بر نواقص اینورتر منبع Z کلاسیک طراحی شدند. اخیرا دو توپولوژی پیشرفته‌ی ZSI موسوم به تعبیه‌شده [11] و سری [12] ارائه شده است. منبع توان که به صورت سری با سلف منبع Z در ZSI تعبیه‌شده متصل می‌شود، نشان دهنده‌ی قابلیت‌هایی چون جریان ورودی پیوسته و ولتاژ دو سر خازن است. در ZSI سری، منبع ولتاژ که به صورت سری با پل اینورتر متصل می‌شود نشان دهنده‌ی کاهش ولتاژ دو سر هر دو خازن با قابلیت استارت نرم است. در مقایسه با ZSI مرسوم، ZSI بهبودیافته (پیشرفته) می‌تواند اندازه و هزینه‌ی خازن را در شبکه‌ی منبع Z با چگالی توان بیشتر، کاهش دهد. در سمت دیگر، روش‌هایی برای تقویت ولتاژ ارائه شده‌اند منجمله کنترل حداکثر بوست (تقویت) [13]، [14]، که از نظر پیاده‌سازی و عملکرد هارمونیکی مزایایی را به همراه دارد. در طرح ارائه شده، ZSI سری به کار رفته است [15] چون اندازه‌ی خازن را کاهش داده و جریان سلف را کمینه می‌کند [16]، تکنیک کنترلی آن موجب تولید سیگنال برای shoot through می‌شود که از حداکثر سطح ولتاژ همزمان از میان سیگنال مرجع بهره می‌برد. این کار موجب کاهش نسبت کاری shoot through شده و شانس افزایش شاخص مدولاسیون را فراهم می‌کند. افزایش شاخص مدولاسیون موجب بهبود عملکرد طیفی می‌شود. این مقاله ایده‌ی اصلی سیستم درایو با استفاده از SZSI را در بخش 2 ارائه کرده و سپس تکنیک کنترل جدید PWM را بیان می‌کند. در بخش 3، نتایج شبیه‌سازی آورده شده است تا نشان دهنده‌ی قوت ایده و طرح کنترلی ارائه شده باشد.