An Enhanced DC Preexcitation With Effective Flux-Linkage Control for the High-Power Induction Motor Drive System

ABSTRACT

This paper proposed an enhanced dc preexcitation for a variable-voltage variable-frequency-controlled induction motor drive system. Voltage vectors were adjusted according to the reactive component of the motor current, which promptly  established the effective value of the motor flux linkage at the preexcitation stage and restrained its trajectory strictly as a  round circle all through the starting process. The enhanced dc preexcitation control led to more negligible flux-linkage  distortion, less torque vibration, and significantly smaller inrush current. Experiments on a 380-VAC/315-kW adjustable  speed drive system validated the effectiveness of the proposed method.

INTRODUCTION

IN motor drive systems, the startup control is always a crit- ical issue due to the inrush current in the starting process, which tends to damage the motor insulation and endanger the semiconductor devices . It is highly related to the absence of the  effective flux linkage. Vector controls, e.g., the direct torque control (DTC) and field-oriented control (FOC), have been  validated capable of delivering the targeted torque and depressing the startup current through processing the accurate flux- linkage observation and control. However, they suffer from the nonlinearity of power devices and the complication of the parameter identification. Both FOC and DTC face the challenges of the inaccurate flux-linkage observation, which is of particular importance for the sensorless vector control at lowspeed operation . One feasible solution is to adopt the variable-voltage variablefrequency (VVVF) control in the starting process and smoothly switch to the sensorless vector control in the high-speed region . In the previous study , a dc preexcitation control in a three-level VVVF-controlled induction motor (IM)  drive system was proposed, which establishes the initial back electromotive force (EMF) before the motor gets started.  Therefore, it effectively depressed the inrush current and increased the starting torque. However, its effect will be  discounted by the absence of flux-linkage control in the whole starting process. This will lead to the flux-linkage distortion, thereby, the overcurrent and insufficient torque.  As an extension of the previous study on the dc preexcitation , this paper will analyze its disadvantages, enhance the dc preexcitation with one simple and effective flux-linkage controller, and validate its effectiveness through simulations and experiments in a two-level three-phase 380-VAC/315-kW motor drive system.  Different startup strategies will also be detailed through experiments.

چکیده

این مقاله یک پیش آمدن DC افزایش یافته برای یک سیستم درایو موتور القایی متغیر با ولتاژ متغیر با فرکانس کنترل شده است. بردارهای ولتاژ با توجه به مولفه واکنش دهنده جریان جریان تنظیم شده اند که به سرعت مقدار موثر شتاب موتور را در مرحله قبل پیش بینی می کند و مسیر آن را به شدت به عنوان یک دور دایره از طریق روند شروع محکوم می کند. کنترل پیشرفته dc preexcitation منجر به اعوجاج پیوند شونده ناچیز بیشتر، لرزش گشتاور کمتر و جریان جرقه ای قابل ملاحظه ای کمتر است. آزمایشات بر روی یک سیستم درایو سرعت قابل تنظیم 380-VAC / 315-کیلووات اثربخشی روش پیشنهادی را اثبات کرد.

مقدمه

در سیستم های درایو موتور، کنترل راه اندازی همیشه یک مسئله مهم به علت جریان جاری در فرایند شروع است که تمایل به آسیب عایق موتور و به خطر انداختن دستگاه های نیمه هادی است. این به شدت مربوط به عدم اتصال شار موثر است. کنترل های برداری، مانند کنترل گشتاور مستقیم (DTC) و کنترل میدان مغناطیسی (FOC)، تأیید شده اند که قادر به ارائه گشتاور هدفمند و افسردگی جریان ورودی از طریق پردازش دقیق مشاهده و کنترل جریان شار است. با این حال، از عدم خطی بودن دستگاه های قدرت و پیچیدگی شناسایی پارامترها رنج می برند. هر دو FOC و DTC با چالش های مشاهده نادرست شار اتصال مواجه هستند، که برای کنترل بردار حسگر غیرعادی در عملیات کمترین حد اهمیت دارد. یک راه حل قابل قبول این است که کنترل فرکانس متغیر ولتاژ (VVVF) را در فرایند شروع بکار ببریم و به راحتی به کنترل بردار حسگر در منطقه سرعت بالا تغییر دهیم. در مطالعه قبلی، یک کنترل از پیش تعیین شده DC در یک سیستم درایو القایی (IM) کنترل شده با سه سطح VVVF پیشنهاد شد که نیروی اولیه الکتروموتور عقب (EMF) را قبل از شروع موتور شروع می کند. بنابراین، آن را به طور موثر فشار فعل و انفعال و افزایش گشتاور شروع. با این وجود، اثر آن از عدم کنترل کنترل شار در تمام فرایند آغاز خواهد شد. این باعث اعوجاج اتصالات شار است، در نتیجه، جریان بیش از حد و گشتاور ناکافی. به عنوان یک فرمت تحقیق قبلی در مورد پیش گویی دیجیتال، این مقاله مزایای آن را تحلیل می کند، پیش آمدن دی سی را با یک کنترل کننده ساده و موثر شتاب دهنده تقویت می کند و اثربخشی آن را از طریق شبیه سازی و آزمایش در سه مرحله سه مرحله ای 380 سیستم رانندگی موتور -VAC / 315 کیلو وات. استراتژی های مختلف راه اندازی نیز از طریق آزمایشات دقیق خواهد بود.

Year: 2011

Publisher : IEEE

By : Sideng Hu, Zhengming Zhao, Hua Bai, and Liqiang Yuan

File Information: English Language/ 6 Page / size: 710 KB

Download

سال : 1390

ناشر : IEEE

کاری از : سیدنگ هو، ژنگم ژائو، هوآ بای و لی کیانگ یوان

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 710

لینک دانلود