使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制

使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制

使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制。

独立控制两台交流电机。 逆变器有九个开关器件。 所提出的逆变器由两个带有三个公共开关的传统逆变器组成。 一个九开关逆变器可以通过控制逆变器的MI来实现对交流电机的独立控制。 逆变器的仿真模型是在MATLAB/simulink中开发的。 提出了两种不同的触发方案,即 PWM 和 SVM。 使用不同的开关技术分析逆变器的性能,并在 THD 和开关损耗方面进行比较。 给出了不同调制指数的仿真结果。

检测大型三相感应电动机故障的常用技术是测量电动机的供电电流并分析信号频谱。 该技术已得到很好的确立,并已被证明可以指示故障状况。 然而,电流特征分析通常由使用昂贵设备的非常熟练的技术人员使用。 小型电机(小于 100 HP)需要一种具有成本效益的状态监测技术。 电机的热特征更能说明其质量和状况。 对于重型电机,检测过热非常重要,因为热绕组会迅速恶化。 本文探讨了在电机内部使用无线传感器的可能性。

全面介绍了印度交流电机结构类型的最新技术,位置、速度和电流/转矩控制的闭环控制器以及逆变器、传感器等的最新趋势。 详细讨论了消除机械传感器的技术。 描述了为减少扭矩波动、噪音和振动所做的特殊努力。 给出了通过集成芯片控制 PMBLDC 电机驱动器的微电子技术的影响。 由于性能的提高和成本的降低,这种驱动器的应用越来越多。

现代系统对安静和平稳运行的要求增加了生产成本。 满足这些需求的高质量电机的制造和购买成本越来越高。 通过使用微控制器中不断增加的计算机功率,以相同的成本,可以使用电流感应来开发控制调整,从而减少由印度交流电机的换向器引起的功率纹波。 如果不加以缓解,这些纹波会传播到扭矩纹波,然后会增加存在的声学噪声水平。

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交流伺服电机在机器人等精确定位、高速性能等方面都有应用。 为了控制交流伺服电机,大多数驱动器都配备了传统的控制器,可能是 PI 或 PID 类型。 因此对本驱动所使用的 PI 参数进行整定是非常有必要的。 但是,在某些操作条件下,该控制器可能无法提供令人满意的性能和精度。 本文介绍了在电机在磁场定向控制中运行时使用模糊逻辑控制器对印度交流电机进行闭环控制的研究。 印度交流电机中使用的电机是带永磁体的同步电机。 在 FOC 中,d 轴参考电流取为零。 主要重点是控制永磁同步电机的位置和速度。 使用 MATLAB/SIMULINK 软件对该方案的性能进行了测试。

由于快速工业化,印度的电力需求增加,需要设计一种成本低、损耗低、效率高的系统。 工业应用中需要大量电机。 PM 电机存在两种控制方法。 这些传统方法存在成本增加、设备复杂和缺乏独立控制的问题。 这里介绍了一种九开关z源逆变器,用于以独立模式控制两个交流负载。 它用于单级升压。 其优点是与两个三相逆变器相比,开关器件的数量减少了两个。 这种逆变器在电动汽车、工业机器人、电动火车、飞机驱动系统、电动船舶推进系统等方面有着广泛的应用。

动力电池随后用于驱动驱动车辆的 BLDC 电机。 为了给电池充电,使用了壁式充电器和太阳能,其中壁式充电器是经过适当整流后的常规交流电源,从而获得直流输出。 而且我们知道太阳能的功率与太阳辐射成正比,太阳辐射并不总是恒定的,所以我们决定在太阳能的输出端使用 DC-DC 升降压转换器,它可以提供恒定的输出电压。 我们还想提一下,用于驱动两轮车的电力使该车辆成为一种混合动力两轮车,它包含多个来源。使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制。 混合动力两轮车中用于控制 BLDC 电机和其他参数的电机控制器利用再生制动内部为电池充电,其中电机将充当发电机

人们对采用可再生能源转换系统为印度农村家庭供电的兴趣日益浓厚。 这种系统的设计必须具有最高的效率和最少的中间阶段。 在此背景下,提出对两种常用的农村家用电器进行改造; 净零能源住宅 (NZEH) 的湿磨机和面团机。 在本文中,传统上用于上述两种电器的交流电机被印度交流电机取代,从而避免了系统中的逆变器。 还开发了 PMDC 电机的电力电子接口。 已经进行的调查表明,由于这种更换,能源效率提高了,电器成本降低了。 屋顶光伏(RTPV)阵列是提议的 NZEH 的主要电源。

针对感应电动机的控制,提出了一种智能交流电压控制器。 它通过调整晶闸管的触发角来控制电机速度。 基于自适应网络模糊推理系统 (ANFIS) 的控制器设计用于无传感器开环控制。 取得的成果是令人满意和有希望的。 除了简单、稳定和高精度之外,这种控制器还提供软启动。 它适用于控制感应电机作为软启动器和压缩机、鼓风机、风扇、泵和许多其他应用中的速度调节

交流电压控制器在感应电机、调光器、热控制器和软启动器的速度控制中得到了重要应用。 AC 斩波器是一种双向开关,通过改变相关开关的工作占空比来控制输出电压。 在本文中,讨论了一种新的三相交流斩波器开关方案,该方案只需要三个变量即可将固定输入交流电压转换为受控交流电压。 另一个优点是该方案通过防止短路情况考虑了交流斩波器的安全操作。 同时,当端电压降至零时,它为交流电动机的印度电流提供了通路。 所提出方案的实施导致控制电路比文献中讨论的要简单得多。 使用由三相交流斩波器供电的三相 3HP 感应电动机进行工作。 仿真结果证实了功率因数的改善,从而实现了节能。

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交流电机广泛用​​于许多工业应用,例如便携式钻机、缝纫机、食品搅拌机和需要高启动扭矩的手动工具。 在大多数这些应用中,电枢电压控制是一种有效且简单的速度控制方法。 印度固态交流电机可用于控制施加到电机的电压。 具有背靠背连接的 SCR 或采用相位控制策略的 TRIAC 的交流电压控制器可用于此目的。 然而,人们发现控制器会产生诸如在输入电源中引入谐波、电源功率因数差以及对通信设备造成干扰等问题。 这些问题在控制器的大触发角时很严重。 如果采用脉宽调制技术对印度交流电动机进行速度控制,则可以克服相位控制方法引入的问题。

多相频率控制交流驱动器的主要优点是它们比三相驱动器具有更多的控制资源。 逆变器系统相数(即相数)的增加超过了五个,再加上这些系统中过相控制方法和交流电机频率控制的经典原理的联合应用,可以显着提高许多驱动器的技术和经济特性(响应速度、可靠性、制造成本等)。

电动机几乎占家庭、商业和工业应用电能利用的三分之二。 运行电机的生命周期能源成本远高于电机的总购买成本。 电机故障可能会在生产和对客户和政府的承诺失败方面付出更多代价。 一次失败会对公司的短期盈利能力产生不利影响,多次或重复失败会降低长期和中期的竞争力。 工业上众所周知的做法是修理/重绕发生故障的电机以避免购买新电机的资本成本。

工业领域最常用的控制器是比例加积分(PI)控制器,它需要系统的数学模型。 模糊逻辑控制器 (FLC) 提供了传统 PI 控制器的替代方案,尤其是在可用系统模型不精确或不可用时。 此外,数字技术的快速发展使设计人员可以选择使用依赖于并行编程的现场可编程门阵列 (FPGA) 来实现控制器。 与经典微处理器相比,这种方法具有许多优点。 在这项研究工作中,提出了在现代 FPGA 卡(Spartan-3A,Xilinx 公司)上制造的 FLC,以实现三相感应电机(鼠笼型)速度控制器的原型。 FPGA内置的FLC和PWM逆变器策略在控制三相感应电机时速度响应快、稳定性好。

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鉴于燃料价格飞涨和汽车行业严格的排放标准导致运行成本快速增长这一令人担忧的问题,卓越的解决方案是混合动力汽车和电动汽车,这将被证明正在阐明。 为了对 HEV 和 EV 进行更深入的研究,以便为上述问题找到临时解决方案,电机是其中不可或缺的一部分,它既可以作为全时的推进力,也可以通过为车辆提供部分时间的推进力。 从远古时代起,HEV 和 EV 中的电机就被用作主要动力,电机的使用也发生了各种变化,从最初使用的直流电机到现在与一些特殊电机一起应用的交流电机。 电机分为三类:初级直流电机、交流电机和特殊电机。

故障诊断和控制系统允许在桌面应用程序、Web 应用程序和离线分析上进行在线分析,以根据在设备上观察到的某些症状确定变压器故障和补救措施,并将其与冷却系统状况的调查结果进行比较、套管状况、绝缘系统状况、局部放电演变、变压器合闸/分闸、超过监测参数限值和估计剩余寿命,其数据不断更新到现有系统的数据库中。使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制。 此类模块专为交流电机、直流电机和路灯而开发,并集成在一个包中,即故障诊断和控制 (FDC) 系统。 所提出的 FDC 系统使用基于 Web 的专家系统架构,该架构已被证明是变压器诊断和控制应用的有效平台。

实际上,这些驱动器中的大多数都基于印度交流电机,因为这种电机坚固、可靠且相对便宜。 单相到三相转换器在农村地区以及需要通过容易获得的单相电源运行三相设备或电机的行业中具有广泛的应用。 这些转换器是三相电源不可用的最佳选择。 另一个优点是三相电机比单相电机更高效、更经济。 此外,三相电机的启动电流不如单相电机严重。 这需要强大、高效的成本选择性和高质量的单相到三相转换。 采用先进的 PWM 技术,保证单相电源端的高质量输出电压和正弦输入。

大部分电力用于驱动目的。 印度交流电机占驱动器总用电量的主要份额。 不仅在工业领域,农业和商业领域的交流电机消耗的功率也相当可观。 仅在工业部门,它们就消耗了约 70% 的电力。 因此,电机的效率对于节能和能源成本都至关重要。 本文重点介绍提高交流感应电动机效率的方法。 电机效率定义为机械功率输出与电机输入电功率之比,即

如果驱动器的额定功率、印度交流电机、传感器模拟和数字输入/输出及其接口以这样一种方式协调,使得它们的强度和极性不会松动和恶化,则该过程通常是成功的。 进行技术努力以了解力的机制和分布,并匹配电机和驱动器的特性以及相关的编码器和齿轮箱传动比。

能源短缺至关重要,为了在短缺中度过难关,公司正在发明从可再生能源中提取能源的方法。 提高最终使用效率和解决能源短缺的技术发展需求在于提高电动机效率和在应用中使用此类技术。 科学告诉我们,电动机通过磁场和载流导体的相互作用来产生力。

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AC-DC 转换器广泛用于 AC-DC 转换、交流电机的速度控制等。本文提出了一种基于变压器的新型 DC-AC 多电平转换器拓扑,其中抽头代替脉宽调制改变是为了塑造输出电压的正弦曲线。 负载连接在隔离分接变换变压器的二次侧。 在每个半周期中,控制器电路用于系统地切换连接到分接变换变压器的不同开关器件。 使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制。控制器电路接收电压或电流形式的指令信号,并将所需的开关信号提供给相关的开关器件,最终控制输出电压的大小和多电平逆变器的整体性能。 针对九级输出电压开发了一个基于 MATLAB 的模型。 所提出的电路大大降低了输出电压的 THD。 而且由于采用了九级逆变器,对滤波器的要求也降低了。

本文介绍了一种带有 PWM 交流斩波器的通用电机速度控制系统。 介绍了用微控制器实现的控制系统的工作原理。 推导了通用电机和PWM交流斩波器的数学模型,并通过仿真研究了系统的行为。 针对不同负载条件分析电源功率因数、电机速度和电流。 给出了电机电流和电压的谐波分析,并与相位控制技术进行了比较。 进行了实验以验证系统的有效性。 根据实验结果,既能获得简单的硬件设计,又能获得良好的速度响应。

金属轧制过程自动化的进步和严格的质量标准导致对电动机故障检测和诊断的需求不断增长。 电机未对准或电机轴上的耦合负载是常见原因之一,它会产生大部分机械故障并导致电机振动。 尽管有不同的算法可用于电机状态监测,但仍然缺少电机未对准的在线识别和向维护人员报告的全面故障。 未对准电机的电机电流频谱分析没有很好的记录。 本文描述了一种新颖的在线故障诊断算法,该算法与由变速驱动器馈电的感应电动机的不对中有关。 创新方法的特点是频谱分析和基于聚类的故障检测方法。 通过谱分解从定子电流中提取出一组新的机械故障特征系数。 该技术已针对 7.5 马力感应电机进行了实验验证。
交流电机印度是用于感应电机软启动或平滑启动的最成熟的电气转换器。 但是当它与感应发电机(以超同步速度运行)一起使用时,它就会失败。 归因于这种行为的原因在此详细介绍。 进一步描述了使用变极感应电机的一些节能方面。 给出了仿真和测试结果。 波浪涡轮机可以是自启动型或非自启动型。 为了获得受控功率,使用交流电机印度馈电感应电机。 用自启动和非自启动涡轮机分析了该发电系统的励磁和节能。

交流电机矢量控制的原理是交流电机的动态控制,特别是感应电机的性能水平可与直流电机相媲美。 详细描述了旋转参考系中感应电机动态行为的基本方程。 基于这些方程推导出矢量控制感应电机驱动器的结构。 开发了一种设计程序,用于系统设计各种控制器的增益和时间常数。 该过程通过广泛的计算机模拟进行评估。 矢量控制方案的复杂性给控制器带来了沉重的计算负担。 为此目的开发了基于数字信号处理器 (DSP) 的控制器。 电源电路是使用绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 开发的。 矢量控制方案的性能在 40 HP 原型驱动器上进行了测试。

对于纸浆、造纸和水泥行业的高扭矩低速应用,已使用直流电机或带减速器的笼式电机。 本文介绍了使用双馈感应电动机作为高转矩极低速驱动器。 结果表明,这种电机作为恒速电机工作,没有任何稳定性问题。

本文介绍了燃料电池作为柴油的替代燃料的技术可行性,该燃料用于印度郊区/短途客运的柴油电动多单元 (DEMUS) 中。 燃料电池是明显的无污染、可再生且相当能源的来源。 已经制定了一个使用燃料电池、锂离子电池和超级电容器的系统,以满足运输驱动的瞬态和基础能量需求。 它克服了燃料电池系统 (FCS) 提供瞬态电流和功率要求的限制。 通过采用再生制动和电能存储系统的必要性进行能量回收也被考虑以提高运行效率。 还简要讨论了电力驱动、燃料电池、转换器的拓扑结构。 基于 FCS 的 DEMU 的性能已在标准路线上进行了模拟,表明在再生制动期间可以回收约 35% 的能量。

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发电机是电力系统中最重要、成本最高的设备。 为了电力系统的可靠性,发电机的保护非常重要。 发电机保护在实际领域中存在着不同的类型,如逆功率保护、定转子接地故障保护、负相序保护、过流保护、过压保护等。在实验室环境中,设计和开发了采用不同继电器的保护面板。 该保护板已在加尔各答贾达普大学动力工程系流体动力学与机械实验室实际建造。 发电机,在保护下,通过一个100mm尺寸的水平轴微微混流式涡轮机驱动; 1.5m 工作头,流量为 2000 lpm。

本文将自适应控制方法应用于永磁同步电机 (PMSM)。 开发了一种依赖于输入输出反馈线性化的自适应控制,用于 PMSM 的转矩和速度控制。 通过反馈线性化,实现了直接和二次电流去耦和控制。 扭矩变得仅与二次电流成比例,并且直流电流被控制为零。 使用低成本 MCU 对印度交流电机进行矢量控制。自适应控制用于估计不确定的工厂参数变化,并且它不需要任何实际参数的先验信息。 在仿真结果的帮助下,执行了自适应控制方案。 从这些结果可以清楚地看出,所提出的方法获得了像矢量控制一样的高动态性能。

在印度,由于人口增长,对水的需求不断增加。 全国用于抽水的电力中约有 16.5% 来自化石燃料,导致泵的生命周期成本 (LCC) 和温室气体 (GHG) 排放量增加。 随着电力电子和驱动器的最新进展,太阳能光伏和风能等可再生能源正变得容易用于抽水应用,从而减少温室气体排放。 最近,基于交流电机的抽水系统 (WPS) 的研究因其众多优点而受到高度重视。 此外,考虑到可再生能源,尤其是太阳能和风能的巨大接受度,本文详细介绍了由可再生能源供电的交流电机组成的单级和多级 WPS。 严格审查基于以下品质因数进行,包括电机类型、电力电子接口和相关控制策略。

事实上,通过能源的混合,不同可再生能源的优势是可以实现的。 在这种转换器中,功率可以灵活分配,输入源之间不会出现任何失真。 该转换器具有多个具有不同电压电平的输出,使其适用于连接不同的逆变器。 使用不同的逆变器可以减少电压谐波。 转换器有两个电感和两个电容。 根据储能系统的充电和放电状态,为转换器定义了两种不同的功率运行模式。 通过针对不同运行条件的模拟和实验结果验证了所提出转换器的有效性及其控制性能

 

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