ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

8
Содержание
том 63 / Август, 2020
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2020-63-7-600-610

УДК 621.341.572

Прецизионный электропривод на базе многофазного инвертора с пространственно-векторной модуляцией

Вертегел Д. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант


Усольцев А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент


Томасов В. С.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; доцент, директор научно-производственного центра «Прецизионная электромеханика»


Аннотация. Обсуждается проблема повышения качества прецизионного электропривода путем минимизации пульсаций тока статора, генерируемых преобразователем частоты. Решение этой проблемы может быть достигнуто за счет применения многофазных инверторов и совершенствования алгоритмов управления. Рассмотрено влияние алгоритма пространственно-векторной модуляции на пульсации тока статора, формируемого пятифазным инвертором напряжения, при различных последовательностях формирования базовых векторов. Показано, что изменение последовательности базовых векторов оказывает существенное влияние на уровень пульсаций формируемого тока статора. Представлены два возможных подхода к реализации пространственно-векторной модуляции в пятифазном электроприводе, а также проведен их сравнительный анализ с учетом и без „мертвого времени“. Приведены результаты моделирования, подтверждающие, что минимизация числа коммутаций за период модуляции при глубоком регулировании скорости электропривода оказывает существенное влияние не только на уровень пульсаций тока статора, но и на компенсацию вектора тока во второй плоскости базовых векторов, что может стать причиной перегрева и последующего выхода из строя электродвигателя.
Ключевые слова: многофазный электропривод, пространственно-векторная модуляция, коэффициент вариации, прецизионный электропривод, преобразователи частоты

Список литературы:
  1. Томасов В. С., Усольцев А. А., Вертегел Д. А. Особенности использования многоуровневых инверторов в системах прецизионного сервопривода // Изв. вузов. Приборостроение. 2018. Т. 61, № 12. С. 1052—1059.
  2. Lovlin S., Abdullin A. Adaptive system for compensation of periodic disturbances in servo drive // Proc. of the 9th IET Intern. Conf. on Power Drives Systems, ICPDS. 2016. P. 1—5.
  3. Tomasov V. S., Usoltsev A. A., Vertegel D. A., Strzelecki R. Space vector modulation in multilevel inverters of the servo drives of the trajectory measurements telescopes // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 7. С. 624—634.
  4. Lega A., Mengoni M., Serra G., Tani A., Zarri L. General theory of space vector modulation for five-phase inverters // IEEE Intern. Symp. on Industrial Electronics. 2008. P. 237—244.
  5. Vukosavic S. N., Jones M., Levi E., Dujic D. Experimental performance evaluation of a five-phase parallel-connected two-motor drive // Proc. of the 4th IET Intern. Conf. on Power Electronics, Machines and Drives. 2008. P. 686—690.
  6. Iqbal A., Levi E. Space vector modulation schemes for a five-phase voltage source inverter // European Conf. on Power Electronics and Applications, Dresden, Germany. 2005. P. 12.
  7. Levi E., Bojoi R., Profumo F.,Toliyat H., Williamson S. Multiphase induction motor drives — a technology status review // IET Electr. Power Appl. 2007. Vol. 1, N 4. P. 489—516.
  8. Mengoni M., Zarri L., Tani A., Parsa L., Serra G., Casadei D. High-torque-density control of multiphase induction motor drives operating over a wide speed range // IEEE Transact. on Industrial Electronics. 2015. Vol. 62, N 2. P. 814—825.
  9. Kim N., Baik W. A five-phase IM vector control system including 3rd current harmonics component // Proc. of the 8th IEEE Intern. Conf. on Power Electronics and ECCE Asia. 2011. P. 2519—2524.
  10. Parsa L. On advantages of multi-phase machines // IECON Proc. 2005. P. 1574—1579.
  11. Levi E. Multiphase electric machines for variable-speed applications // IEEE Transact. on Industrial Electronics. 2008. Vol. 55, N 5. P. 1893—1909.
  12. Iqbal A., Levi E. Space vector PWM for a five-phase VSI supplying two five-phase series-connected machines // Proc. Intern. Power Electronics and Motion Control Conf. — EPE-PEMC, Portoroz, Slovenia, 2006. P. 222—227.
  13. Iqbal A., Moinuddin S., Khan M. Space vector model of a five-phase voltage source inverter // Proc. IEEE Intern. Conf. on Industrial Technology. 2006. P. 488—493.
  14. Silva P., Fletcher J., Williams B. Development of space vector modulation strategies for five phase voltage source inverters // Proc. of the 2nd Intern. Conf. on Power Electronics, Machines and Drives — PEMD. 2004. Vol. 2. P. 650—655.
  15. Ryu H., Kim J., Sul S. Analysis of multiphase space vector pulse-width modulation based on multiple d-q spaces concept // IEEE Transact. on Power Electronics. 2005. Vol. 20, N 6. P. 1364—1371.
  16. Hongwei G., Jianyong S., Guijie Y., Zhao P. The design of SVPWM IP core for five-phase voltage source inverter // Proc. Intern. Power Electronics and Motion Control Conf. — IPEMC. 2012. P. 992—996.
  17. Duran M., Levi E. Multi-dimensional approach to multi-phase space vector pulse width modulation // Proc. Industrial Electronics Conf. — IECON. 2006. P. 2103—2108.
  18. Duran M., Toral S., Barrero F., Levi E. Real-time implementation of multi-dimensional five-phase space vector PWM using look-up table techniques // IECON Proc. 2007. P. 1518—1523.
  19. Gataric S. A polyphase cartesian vector approach to control of polyphase AC machines // Proc. IEEE Industry Applications Conf. — IAS. 2000. Vol. 3. P. 1648—1654.