FI115265B - Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi - Google Patents

Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi Download PDF

Info

Publication number
FI115265B
FI115265B FI20031208A FI20031208A FI115265B FI 115265 B FI115265 B FI 115265B FI 20031208 A FI20031208 A FI 20031208A FI 20031208 A FI20031208 A FI 20031208A FI 115265 B FI115265 B FI 115265B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
bridge
voltage
modulator
until
change
Prior art date
Application number
FI20031208A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20031208A0 (fi
Inventor
Hannu Saren
Julius Luukko
Original Assignee
Vacon Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27838885&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=FI115265(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Vacon Oyj filed Critical Vacon Oyj
Priority to FI20031208A priority Critical patent/FI115265B/fi
Publication of FI20031208A0 publication Critical patent/FI20031208A0/fi
Priority to EP04077401.0A priority patent/EP1511168A3/en
Priority to US10/925,967 priority patent/US7190601B2/en
Application granted granted Critical
Publication of FI115265B publication Critical patent/FI115265B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H02M7/53876—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/28—Stator flux based control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

115265
TAAJUUSMUUTTAJAN PULSSINLEVEYSMODULOINTI
Keksinnön kohteena on taajuusmuuttajan avaruusvektoripulssin-leveysmodulointimenetelmä. Erityisesti keksinnön kohteena on jännitevälipiirillä 5 varustetun taajuusmuuttajan avaruusvektoripulssinleveysmodulointimenetelmä. Keksinnön kohteena on myös avaruusvektoripulssinleveysmodulointimenetel-mällä ohjattava jänniteohjattu taajuusmuuttaja.
Avaruusvektoripulssinleveysmodulointi (Avaruusvektori-PWM, SVPWM) on erityisesti digitaaliseen toteutukseen hyvin sopiva, jännitevälipiirillä 10 varustetun taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointitapa. Modulointitavassa yleensä ohjelmallisesti lasketaan etukäteen päälläoloaika kahdelle taajuusmuuttajan lähtöjännittevektorille (eli taajuusmuuttajan invertterisillan kytkinasennolle), joista keskimäärin muodostuu pyydettävä lähtöjänniteavaruusvektori. Ohjaus-laitteisto, jossa on digitaalinen laskuri, huolehtii sitten kytkinasentojen muutta-15 misesta siten, että nämä kaksi kytkinasentoa ovat kytkettyinä kyseiset lasketut ajat. Ajat lasketaan käyttämällä tulosuureena lähtöjänniteavaruusvektoria.
Kyseisten kytkinasentojen päälläoloaikojen laskennassa oletetaan välipiirin jännite vakioksi. Oletus pätee hyvin ns. perinteisellä välipiirin mitoituksella. Jos välipiirin jännite pääsee jostain syystä muuttumaan yhden kytkennän 20 aikana huomattavasti, ei modulointitapa pysty toteuttamaan pyydettyä keskimääräistä lähtöjänniteavaruusvektoria.
’.* Tunnettua, esimerkiksi viitteessä H. van der Broeck, H. Skudelny, : ja G. Stanke, ’’Analysis and realization of a pulse width modulator based on :*> ; voltage space vectors”, in IEEE-IAS Conf. Records, sivut 244-251, Denver, ....: 25 USA, 1986, esitettyä avaruusvektori-PWM:ää nimitetään jatkossa perinteiseksi , avaruusvektori-PWM:ksi tai lyhyesti SVPWM:ksi. SVPWM:n tulosuure on lähtö- jännitereferenssi, joka voidaan jakaa reaali- ja imaginaarikomponentteihin
• t I
U,ref=^+J^y (1) :v: 30 !··, Invertterin lähtöjännite voidaan ilmaista avaruusvektorina • · :Λ: US0ut(sA,sB,sC) = |{/DC(sA + sB-e^/3+sC-^/3) (2) : V: 35 missä s{A,B,C} on 1, jos vaihe {A,B,C} on kytketty invertterin ylähaaraan :*·.· ja 0, jos vaihe on kytketty alahaaraan. Eri kombinaatioina saadaan 6 aktiivista • » jännitevektoria ja kaksi ns. nollavektoria (kaikki vaiheet kytketty samaan haa- 2 115265 raan). Aktiivisten jännitevektoreiden suunnat kompleksitasossa ovat 0, 60,120, 180, 240 ja 300 astetta.
Jaetaan kompleksitaso kuvion 1 mukaisesti kuuteen yhtä suureen sektoriin siten, että ensimmäinen sektori lähtee reaaliakselilta. Reaaliakselin suunta 5 vastaa invertteriin kytketyn kolmivaihemoottorin staattorin A-vaiheen magneet-tiakselin suuntaa, suunta 120 astetta vastaa moottorin B-vaiheen magneettiak-selin suuntaa ja 240 astetta C-vaiheen suuntaa. Aktiiviset jännite-vektorit muodostavat näiden sektoreiden rajat.
Nyt missä tahansa sektorissa m voidaan keskimäärin muodostaa mikä 10 tahansa jännitevektori (suuruus kuitenkin rajoitettu) käyttämällä sektoreiden rajoilla olevia jännitevektoreita Vm ja Vm+1 ajan Tm ja Tm+-|. Avaruusvektori-PWM toteuttaa tällaisen jännitevektorin, kun jänniteohje on Us ref
T T
U =-£-V + m+1 V (31 ^s.ref j, Ύ m Ύ rp Ύ m+1 > ) 1 s 1 s 15
Ts on näyteväli eli jännitereferenssin päivitysaikaväli. Sektorin m rajoilla olevat jännitevektorit Vm ja Vm+i voidaan määritellä yhtälöillä 2 J~(m-1)
Vm=~UDCe 3 3 r . (4)
2 /-M
. ·. Vm+I=-[/DCe 3 * · ;·*; 20
Yhtälöistä (3) ja (4) voidaan laskea laskuria varten ajat Tm ja Tm+i • · • 1 · • · Γ f π \ (n r ί rr„ sin — m -cos — m rTT -i
:··; T» U J U J S
• ' T ~ Tl f TT \ f 7Γ λ TT '
m+iJ ^DC -sin cos-(w-l) L yJ
L U J U vj 25 Loppuaika kytkentäjaksosta 7S käytetään nollavektoria
• I
• t ^ _ ITI W ΓΡ — ^ m+] .···. SVPWM voidaan toteuttaa ns. symmetrisenä. Silloin nollavektoria 30 käytetään kytkentäjakson aluksi, keskellä ja lopuksi sekä aktiiviset jännitevek-
I · I
*·*·’ torit Vm ja Vm+i jaetaan kahteen osaan. Symmetrisen toteutuksen etuna on pies’ · i nempi harmonissisältö.
3 115265 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi modulointi-tapa, ns. differentiaaliavaruusvektoripulssinleveysmodulointi (DSVPWM), joka ottaa muuttuvan välipiirijännitteen huomioon siten, että kytkinkombinaatioiden aiheuttama käämivuon muutos on sama kuin minkä vakio välipiirijännite aikaan-5 saisi avaruusvektori-PWM:llä. Näin aikaansaadaan pyydetty keskimääräinen lähtöjänniteavaruusvektori.
Uusi modulointitapa perustuu siihen, että jänniteohje muutetaan käämivuon muutoksen ohjeeksi. Modulaattorille annetaan ohjeena jännite-vektoreiden kytkentäaikojen sijasta jännitevektoreiden aiheuttamien käämivuo-10 muutosten ohjeet. Modulaattori laskee sitten mitatun välipiirijännitteen avulla käämivuomuutoksen ja pitää kulloinkin aktiivista jännitevektoria kytkettynä, kunnes ohjearvo saavutetaan.
Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle modulointimenetelmälle ja sen mukaiselle taajuusmuuttajalle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa 15 patenttivaatimuksissa.
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1. Kompleksitason jakaminen 60 asteen sektoreihin siten, että jännitevektorit toimivat sektoreiden rajoina.
20 Kuvio 2. Jännitevektori Vi aiheuttaa käämivuomuutoksen Δψ, ja jännitevektori V2 aiheuttaa käämivuomuutoksen Δψ2.
: Kuvio 3. DSVPWM toteutettuna (kvasi jsymmetrisenä.
: Kuvio 4. DSVPWM modulaattorilla varustetun moottorin tuottama : vääntömomentti.
25 Kuva 5. SVPWM modulaattorilla varustetun moottorin tuottama * ,' vääntömomentti.
' ·‘ Kuvio 6. Ohjatulla verkkosillalla varustettu taajuusmuuttaja.
Kuvio 6 esittää kolmivaiheista jänniteohjattua taajuusmuuttajaa, : jossa on AC-kuristin Lac verkkovirran yliaaltojen rajoittamiseksi, verkkosilta 10 30 (tasasuuntaaja) syöttöverkon kolmivaiheisen vaihtojännitteen, jossa on vaihe- ,· ·. jännitteet Uu, Uv, Uw, tasasuuntaamiseksi tasajännitevälipiirin tasajännitteeksi * · , . Udc sekä kuormasilta (invertteri) 11 tasajännitevälipiirin tasajännitteen vaih- » · tosuuntaamiseksi taajuudeltaan vaihtelevaksi kolmivaiheiseksi vaihtojännit-:, v teeksi, jonka vaihejännitteet ovat UR, Us, Uj. Taajuusmuuttaja syöttää kolmivai- 35 heistä moottoria (M) 12. Kuormasilta 11 on kokoaaltosilta, jossa ohjausyksikkö 13 ohjaa kunkin vaiheen puoiijohdekytkimiä V11 - V16, joiden rinnalla on vasta- 4 115265 rinnankytketyt nolladiodit D11 - D16. Verkkosilta 10 voi olla kuvion 6 esimerkin mukainen ohjattu kokoaaltosilta, jossa on ohjattavat puolijohdekytkimet V1-V6, kuten IGBT:t, kussakin sillan haarassa sekä niiden kanssa vastarinnankytketyt nolladiodit D1-D6, jolloin teho voi kulkea verkosta kuormaan ja myös kuormas-5 ta verkkoon päin esimerkiksi moottorin jarrutustilanteissa. Verkkosilta 10 voi olla myös ohjaamaton, jossa ei ole ohjattuja puolijohdekytkimiä, jolloin teho voi kulkea vain verkosta kuormaan päin.
Jos välipiirijännite Uoc pysyy kytkentöjen aikana vakiona, muuttuu moottorin käämivuo 10 Δψ = Γπ,νπι +rm+1Vm+1
Uusi modulointitapa DSVPWM perustuu siis siihen, että jänniteohje muutetaan käämivuon muutoksen ohjeeksi. Modulaattorille annetaan ohjeena 15 jännitevektoreiden kytkentäaikojen sijasta jännitevektoreiden aiheuttamien käämivuomuutosten ohjeet. Modulaattori laskee sitten mitatun välipiirijännitteen avulla käämivuomuutoksen ja pitää kulloinkin aktiivista jännitevektoria kytkettynä, kunnes ohjearvo saavutetaan.
Käämivuomuutoksen referenssiarvo saadaan, kun yhtälö (3) kerrotaan 20 puolittain näytevälillä Ts:
u T - T V +T V
^s.ref^s ’m ~ 1 m+1 v m+1 /Λν (6) Δψ s,ref =Δψπ1 +Al|/m+1 • · .··*: Nyt termit 7mVm = ΔψΛ ja rm+1Vni+I = Δψ„+1 ovat sellaiset käämivuon f·,· 25 muutokset, jotka jännitevektoreiden Vm ja Vm+i tulee saada aikaan vaikut- ' taessaan koneeseen. Δψ„ ja Δψ„+1 ovat siis käämivuomuutosten ohjearvot.
Koska rm:n ja Tm+i:n yhtälö on jo edellä ratkaistu yhtälöön (5), saadaan Δψ„ :n ja Av|/m+1:n yhtälö kertomalla (5) matriisilladiag^ Fm+1]) :lla oikealta. Sieven- • * * ’ * tämisen jälkeen saadaan 30 o ΓΔν-1.2£. *Κτ") -“{f") -Δψm+i.rrfJ V3 _sinf£.(,„_!)! cosi—(m-ι)) - UyeJmn .
LV3 /V3 Λ . Käämivuomuutoksen ohjeen idea selviää oheisesta kuviosta 2, jos- .: sa käämivuomuutoksen aikaansaamista tarkastellaan sektorissa m=1. Kuvassa 35 käämivuomuutoksen referenssi on ΔψΓε/. Jännitevektorilla Vm = Vi on saatava
1 1 5 2 6 S
5 aikaan käämivuon muutos Δψ, ja jännitevektorilla Vm+i = V2 käämivuon muutos Δψ2. Vaihto jännitevektoreiden välillä tapahtuu, kun oloarvo saavuttaa referenssin.
Käämivuomuutoksen oloarvo vertailtavaksi referenssin kanssa saadaan 5 laskemalla invertterin ulostulojännitteen aikaintegraalia kytkennän aikana f rl J~im~ 0 ΔψΜΐο = Jvmd/ = jT^Dc,mease 3 dr, kun Vm on aktiivinen , (8) f c2 j~(m) AVm+l.calc = J Vm+,d' = J-^DC.meas* ' d'> ku0 Vm+. 00 aktiivinen missä C/Dc,meas on mitattu välipiirin jännite.
10 Käämivuomuutosta A\|/mcalc lasketaan vain, kun Vm on aktiivinen. Vaikka
Vm+1 aiheuttaa myös Vm:n suuntaisen komponentin, sitä ei oteta huomioon AVmxaic:n laskennassa. Myöskään Vm:n aiheuttamaa Vm+i:n suuntaista komponenttia ei oteta huomioon A\|/m+lcalc:n laskennassa. Jännitevektoria vaihdetaan
Vm:stä Vm+i:een (siis invertterin kytkinten asentoa vaihdetaan), kun oloarvo 15 Ai|/nvcalc saavuttaa ohjeen Δψ^.
On huomattava, että sekä referenssissä että oloarvossa esiintyvä kompleksinen eksponenttifunktio on itseisarvoltaan yksi. Siksi voidaan tarkastella sekä referenssissä että oloarvossa vain itseisarvoa ja jättää toteutuksessa .· ·. molemmista kertominen kompleksisella eksponenttifunktiolla pois. Lisäksi on 't 20 edullista huomata, että jos sekä referenssin että oloarvon yhtälöt kerrotaan I ’. 3/2:lla, jää oloarvon laskennasta yksi kertolasku pois ja referenssiarvon lasken- *· ; nassa kertoimeksi tulee rsV3.
DSVPWM voidaan toteuttaa SVPWM:n tapaan (kvasi)symmetri- • · · senä. Symmetrisessä toteutuksessa kytkentäjakson aluksi kytketään ensimmäi-*·· ·* 25 nen jännitevektori Vm. Vm pidetään kytkettynä, kunnes käämivuon muutos on puolet referenssistä Ai|/mref. Tämän jälkeen vaihdetaan toinen jännitevektori • · » : ’,: Vm+i, joka pidetään kytkettynä kunnes sen aiheuttama käämivuon muutos on : ’ puolet referenssistä Δψηι+1 ref. Tämän jälkeen kytketään nollajännitevektori V7, t> kunnes aika Ts / 2 täyttyy kytkentä-jakson alusta lukien. TJ 2 :n jälkeen kytke- . * - ·. 30 tään Vm+i, kunnes jäljellä oleva puolet käämivuon muutoksen referenssistä ; ‘ ’ A\|/m+1 ref on täyttynyt. Sitten kytketään vielä Vm jota käytetään kunnes jäljellä ; oleva puolet käämivuon muutoksen referens-sistä A\|/mref on täyttynyt. Jos ai- . : kaa on vielä jäljellä ennen Ts:ää, kytketään vielä nollavektori V0. Tällaista sek venssiä havainnollistaa oheinen kuvio 3.
1 1 5265 6
Ohessa esitetään vertailu SVPWM:n ja esitetyn DSVPWM:n suorituskyvystä. Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty moottorin tuottama vääntömomentti.
Tulokset on saatu simuloimalla moottorikäytön toimintaa molemmilla modulointi-tavoilla siten, että molemmissa tapauksissa jänniteohjeet molemmille säätöta-5 voille muodostetaan virtavektorisäädöllä. Simuloinneissa on käytetty pienika-pasitanssista väiipiiriä, jolloin vakiovälipiirioletusta ei voida enää käyttää hyvällä tarkkuudella. Simuloinneissa käytettiin muutoin samoja reunaehtoja. Tilanteiden välisenä erona on siis vain modulointitapa. Moottorin roottorin hitausmassana käytettiin suurta arvoa, joten pyörimisnopeus ei päässyt muuttumaan asetusar-10 vostaan, joka oli 0,7 pu.
Kuvioista 4 ja 5 havaitaan, että SVPWM:n tuottama vääntömomentti värähtelee voimakkaasti, kun taas DSVPWM kykenee tuottamaan tasaisempaa vääntömomenttia.
Vaikka edellä esitetyssä esimerkissä tarkastellaan esitetyn uuden 15 modulointitavan soveltamista moottorille syötettävän jännitteen modulointiin, voidaan sitä soveltaa myös ohjatun verkkosillan jännitteen modulointiin. Tällöin jänniteohje muutetaan moottorin käämivuomuutoksen ohjeen sijasta sähköverkon ja sillan väliin kytketyn kuristimen (I_ac, kuvio 6) kuvitteelliseksi käämivuomuutoksen ohjeeksi. Tällöin modulointitapa tuottaa verkkosillan tulojännitelii-20 täntään tarkasti pyydetyn jännitteen välipiirijännitteen muutoksista huolimatta.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät • · '· ·* rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäi- t · jempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
• · • · • * · • ·
Il 1 |
• I
• · • · • · • ·
• I
• ; a • · • · • ·
• a S
» · • » I * I < · * % »
’ I

Claims (6)

115265
1. Jännitevälipiirillä varustetun taajuusmuuttajan avaruusvektori-pulssinleveysmodulointimenetelmä, jossa taajuusmuuttajassa on vaihtosähkö- 5 lähteeseen (Uu, Uv, Uw) kytkettävä verkkosilta (10), tasajännitevälipiiri sekä ohjattu kuormasilta (11) taajuudeltaan vaihtelevan vaihtojännitteen (Us, Ur, Ut) syöttämiseksi kuormaan (12), tunnettu siitä, että kuormasillan modulaattorille annetaan ohjearvona jännitevektoreiden ai-10 heuttamien käämivuomuutosten ohjeet, lasketaan mitatun välipiirijännitteen avulla käämivuon muutos, ja pidetään kulloinkin aktiivista jännitevektoria kytkettynä, kunnes ohjearvo saavutetaan.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että menetelmässä kytketään ensimmäinen jännite- vektori (Vm), joka pidetään kytkettynä, kunnes käämivuon muutos on puolet referenssistä (Δψ,,,ref), minkä jälkeen vaihdetaan toinen jännitevektori (Vm+i), joka pidetään kytkettynä kunnes sen aiheuttama käämivuon muutos on puolet referenssistä Δψηι+Ι ref, minkä jälkeen kytketään nollajännitevektori (V7), kunnes 20 kytkentäjakson puolen keston aika {TJ2) täyttyy kytkentäjakson alusta lukien, ja sen jälkeen kytketään toinen jännitevektori (Vm+1), kunnes jäljellä oleva puolet : käämivuon muutoksen referenssistä (Aij/m+1 ref) on täyttynyt, minkä jälkeen kyt- ' ·: ketään vielä ensimmäinen jännitevektori (Vm), jota käytetään kunnes jäljellä ole- : : va puolet käämivuon muutoksen referenssistä (A\|/mref) on täyttynyt, ja sen jäl- : 25 keen, jos kytkentäjakson aikaa on vielä jäljellä, kytketään vielä nollajännite- j .* vektori (Vo) kytkentäjakson päättymiseen asti. : : 3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, jossa taajuus- muuttajassa myös verkkosilta on ohjattu, ; . tunnettu siitä, että myös verkkosillan ohjauksessa käytetään vastaa- .’· . 30 vaa differentiaaliavaruusvektoripulssinleveysmodulointia (DSVPWM), jossa » » verkkosillan modulaattorille annetaan ohjearvona sähköverkon ja sillan väliin v : kytketyn kuristimen (Lac) kuvitteelliset käämivuomuutoksen ohjeet.
4. Taajuusmuuttaja, jossa taajuusmuuttajassa on vaihtosähkölähtee- , . seen (Uu, Uv, Uw) kytkettävä verkkosilta (10), tasajännitevälipiiri sekä ohjattu : 35 kuormasilta (11) taajuudeltaan vaihtelevan vaihtojännitteen (Us, UR, Uj) syöttä- » # miseksi kuormaan (12), jota kuormasiltaa ohjataan ohjausyksikössä (13) olevan modulaattorin avulla avaruusvektoripulssinleveysmoduloinnilla, 115265 tunnettu s iitä, e ttä o hjausyksikössä (13) k uormasillan modulaattorin ohjearvona on jännitevektoreiden aiheuttamien käämivuomuutosten ohjeet, modulaattori laskee mitatun välipiirijännitteen avulla käämivuon muutoksen, ja modulaattori pitää kulloinkin aktiivista jännitevektoria kytkettynä, kunnes ohje-5 arvo saavutetaan.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen taajuusmuuttaja, tunnettu siitä, että modulaattori kytkee ensimmäisen jännitevektorin (Vm), joka pidetään kytkettynä, kunnes käämivuon muutos on puolet referenssistä (Δ\|/mret.), minkä jälkeen modulaattori vaihtaa toisen jännitevektorin (Vm+i), 10 joka pidetään kytkettynä kunnes sen aiheuttama käämivuon muutos on puolet referenssistä Δψηι+1 ref, minkä jälkeen modulaattori kytkee nollajännitevektorin (V7), kunnes kytkentäjakson puolen keston aika (TJ2) täyttyy kytkentäjakson alusta lukien, ja sen jälkeen modulaattori kytkee toisen jännitevektorin (Vm+i), kunnes jäljellä oleva puolet käämivuon muutoksen referenssistä (Δψ^, ref) on 15 täyttynyt, minkä jälkeen modulaattori kytkee vielä ensimmäisen jännitevektorin (Vm), jota käytetään kunnes jäljellä oleva puolet käämivuon muutoksen referenssistä (A\|/mref) on täyttynyt, ja sen jälkeen, jos kytkentäjakson aikaa on vielä jäljellä, modulaattori kytkee vielä nollajännitevektorin (V0) kytkentäjakson päättymiseen asti.
6. Patenttivaatimuksen 4 ja 5 mukainen taajuusmuuttaja, jossa taa- , . juusmuuttajassa myös verkkosilta on ohjattu, ’ tunnettu siitä, että verkkosillan modulaattori ohjaa verkkosiltaa vas- * · ‘[ taavalla differentiaaliavaruusvektoripulssinleveysmoduloinnilla (DSVPWM), jos- i sa verkkosillan modulaattorin ohjearvona on sähköverkon ja sillan väliin kytke- » 25 tyn kuristimen (LAc) kuvitteelliset käämivuomuutoksen ohjeet. * · I » · • · • · • t • 1 t I • » • I » • * · I · » · > ' t 115265
FI20031208A 2003-08-28 2003-08-28 Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi FI115265B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20031208A FI115265B (fi) 2003-08-28 2003-08-28 Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi
EP04077401.0A EP1511168A3 (en) 2003-08-28 2004-08-24 Pulse-width modulation method for a frequency converter
US10/925,967 US7190601B2 (en) 2003-08-28 2004-08-26 Pulse-width modulation method for a frequency converter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20031208A FI115265B (fi) 2003-08-28 2003-08-28 Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi
FI20031208 2003-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20031208A0 FI20031208A0 (fi) 2003-08-28
FI115265B true FI115265B (fi) 2005-03-31

Family

ID=27838885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20031208A FI115265B (fi) 2003-08-28 2003-08-28 Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7190601B2 (fi)
EP (1) EP1511168A3 (fi)
FI (1) FI115265B (fi)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649756B2 (en) * 2006-05-17 2010-01-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Common mode noise reduction in converter systems through modification of single phase switching signal
JP4390010B1 (ja) * 2008-07-01 2009-12-24 ダイキン工業株式会社 直接形変換装置及びその制御方法
JP4471027B2 (ja) * 2008-08-21 2010-06-02 ダイキン工業株式会社 直接形変換装置及びその制御方法並びに制御信号生成装置
FR2975843B1 (fr) * 2011-05-23 2013-05-17 Renault Sa Procede de commande des interrupteurs d'un redresseur de courant connecte a un chargeur embarque.
CN102510262B (zh) * 2011-11-01 2014-03-12 东南大学 变频调速控制器
CN102723908A (zh) * 2012-06-30 2012-10-10 山东五福星电器科技有限公司 一体化控制的能量回馈变频器控制方法
CN104158429B (zh) 2014-08-27 2017-04-19 阳光电源股份有限公司 三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器
CN107196543B (zh) * 2017-07-05 2018-07-27 合肥工业大学 共直流母线开绕组异步电机***零序环流抑制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5925592A (ja) * 1982-08-02 1984-02-09 Toyota Central Res & Dev Lab Inc インバ−タの制御方法および装置
JPH0636676B2 (ja) * 1985-03-01 1994-05-11 勲 高橋 Ｐｗｍインバ−タの制御方法
JP2753288B2 (ja) 1988-11-30 1998-05-18 株式会社日立製作所 Ｐｗｍインバータの制御方法およびその制御装置ならびにｐｗｍインバータシステム
EP0713285B1 (en) 1990-07-20 1999-01-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Three-phase PWM signal generating device for inverters
FI96371C (fi) * 1994-05-13 1996-06-10 Abb Industry Oy Menetelmä verkkovaihtosuuntaajan kautta siirrettävän tehon säätämiseksi
US5428283A (en) * 1994-05-26 1995-06-27 Alliedsignal Inc. Power factor control of pulse width modulated inverter supplied permanent magnet motor
US6069808A (en) * 1997-05-21 2000-05-30 Texas Instruments Incorporated Symmetrical space vector PWM DC-AC converter controller
JP3708292B2 (ja) * 1997-06-17 2005-10-19 三菱電機株式会社 Ｐｗｍインバータ装置の制御方法および制御装置
ATE268072T1 (de) 1999-09-01 2004-06-15 Ramachandran Ramarathnam Motorregler für unterschiedliche geschwindigkeiten
WO2002031952A1 (en) 2000-10-13 2002-04-18 Solectria Corporation Improved distribution of space-vector pwm conduction losses
FI112414B (fi) * 2001-03-19 2003-11-28 Abb Industry Oy Menetelmä vaihtosuuntaajan yhteydessä

Also Published As

Publication number Publication date
EP1511168A2 (en) 2005-03-02
US20050046508A1 (en) 2005-03-03
FI20031208A0 (fi) 2003-08-28
US7190601B2 (en) 2007-03-13
EP1511168A3 (en) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kazmierkowski et al. Automatic control of converter-fed drives
Habetler et al. Direct torque control of induction machines using space vector modulation
Narayanan et al. Advanced bus-clamping PWM techniques based on space vector approach
Kumsuwan et al. A carrier-based unbalanced PWM method for four-leg voltage source inverter fed unsymmetrical two-phase induction motor
Sun et al. A hybrid PWM-based field weakening strategy for a hybrid-inverter-driven open-winding PMSM system
Martinez et al. Model predictive direct current control
Niu et al. A simple and practical duty cycle modulated direct torque control for permanent magnet synchronous motors
FI115265B (fi) Taajuusmuuttajan pulssinleveysmodulointi
Li et al. Three-phase four-leg drive for DC-biased sinusoidal current vernier reluctance machine
Zhang et al. Smooth transition of multimode synchronous modulation for IPMSM sensorless drives in rail-transit applications
Bhattacharya et al. Subfundamental cycle switching frequency variation based on output current ripple analysis of a three-level inverter
Sun et al. Four-switch inverter fed PMSM DTC with SVM approach for fault tolerant operation
Ouarda et al. Induction machine DTC-SVM: A comparison between two approaches
Takahashi et al. Power factor improvement of single-phase diode rectifier by fast field-weakening of inverter driven IPM motor
Wang et al. High frequency bidirectional isolated matrix converter for AC-motor drives with model predictive control
Aishwarya et al. A reduced switch extendable-level inverter-fed open-end winding PMSM drive
Gopi et al. Advanced 24-sector bus-clamping pwm techniques for dual inverter-fed split-phase induction motor drives
Sekhar et al. Effect of a CMV elimination PWM on stator current ripple in a dual two-level inverter fed induction motor drive
Zouari et al. Comparative investigation of bus-clamping PTC strategies for IM drives
de Castro et al. Zero sequence power contribution on bldc motor drives. Part II: A FCS-MPC current control of three-phase four-leg inverter based drive
Surasak et al. Switching Loss Reduction Method for Instantaneous Reactive Power Compensator in Three-Phase Rectifier System
Burye et al. Investigation of Torque Ripple in Voltage Source Inverter driven Induction Motor Drive operated with Space Vector based Harmonic Elimination Pulse Width Modulation Scheme
Erfidan et al. New software implementation of the space vector modulation
Pontt et al. Output sinus filter for medium voltage drive with direct torque control
Wang et al. Direct torque control with space vector modulation for induction motors fed by cascaded multilevel inverters

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 115265

Country of ref document: FI

MD Opposition filed

Opponent name: ABB OY

RF Appeal filed
RF Appeal filed
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VACON OY

MM Patent lapsed