FI116647B - Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus - Google Patents
Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus Download PDFInfo
- Publication number
- FI116647B FI116647B FI20040838A FI20040838A FI116647B FI 116647 B FI116647 B FI 116647B FI 20040838 A FI20040838 A FI 20040838A FI 20040838 A FI20040838 A FI 20040838A FI 116647 B FI116647 B FI 116647B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- voltage
- phase
- supply network
- load
- bridge
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
116647
VAIHTOSUUNTAAJAN PULSSINLEVEYSMODULAATTORIN OHJAUS
Keksinnön kohteena on jännitevälipiirillä varustetun PWM-taajuus-muuttajan vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjausmenetelmä ja 5 taajuusmuuttaja, jossa on pulssinleveysmodulaattori.
Sähkömoottorien syöttölaitteena käytetään yleisesti PWM-taajuus-muuttajia, kun tarvitaan moottorin pyörimisnopeuden portaatonta säätöä. Kuviossa 1 on esitetty 1-vaiheverkkoon kytketty, kolmivaihekuormaa syöttävä PWM-taajuusmuuttaja. Siinä on verkkosilta 10 syöttöverkon yksivaiheisen vaihtojän-10 niiteen Ul, N, tasasuuntaamiseksi tasajännitevälipiirin tasajännitteeksi Udci sekä kuormasilta (invertteri) 11 tasajännitevälipiirin tasajännitteen vaihto-suuntaamiseksi taajuudeltaan vaihtelevaksi kolmivaiheiseksi vaihtojännitteeksi Ur, Us, Ut, jolla voidaan syöttää esimerkiksi kolmivaiheista moottoria 13. Kuormasilta 11 on kokoaaltosilta, jossa ohjausyksikkö 12 ohjaa kunkin vaiheen puo-15 lijohdekytkimiä V11 - V16, joiden rinnalla on vasta-rinnankytketyt nolladiodit D11 - D16. Verkkosilta 10 voi olla ohjaamaton kokoaaltosilta, jossa on vaihe- ja nol-lahaaroihin kytketyt ylä-ja alahaarojen diodit D1-D4. Verkkovirran yliaaltojen rajoittamiseksi PVVM-taajuusmuuttajissa käytetään tunnetusti joko kuvion mukaista AC-kuristinta Lac tai verkkosillan ja välipiirin kondensaattorin CDc välille 20 kytkettyä DC-kuristinta.
PWM-vaihtosuuntaajalla muodostetaan moottorin syöttöjännite, jonka amplitudia ja taajuutta voidaan säätää toisistaan riippumatta. Moottorina voi olla oikosulkumoottori tai esim. kesto- tai eriilismagnetoitu tahtikone. Vaih-*. tosuuntaussillan puolijohdekytkimien V11-V16 ohjaussignaalit muodostetaan I t · 25 tunnetusti PVVM-modulaattorissa käyttäen esimerkiksi sini-kolmiovertailua tai • · vektorimodulointia, kuten avaruusvektori-PWM. Avaruusvektori-PWM (Space ..ii’ Vector PWM, SVPWM) on erityisesti digitaaliseen toteutukseen hyvin sopiva jännitevälipiirillä varustetun taajuusmuuttajan vaihtosuuntaajan pulssinleveys-modulointitapa, jossa yleensä ohjelmallisesti lasketaan kytkentäajat invertteri-;:· 30 sillan kytkinasennoille. Kytkentäjakson aikana käytetyistä kytkentävektoreista :1": muodostuu keskiarvona ohjearvon mukainen lähtöjännitteen avaruusvektori.
‘.t Normaalisti vaihtosuuntaajan kytkinohjeita muodostettaessa käyte- tään hyväksi mitattua välipiirinjännitteen an/oa Udci, jolloin moottorin syöttöjänni-';·* te on ohjearvon mukainen välipiirin jännitteen pienistä vaihteluista huolimatta.
: 35 Tasajännitepiiri voidaan toteuttaa 3-vaihesyöttöisissä taajuusmuut- ':··· tajissa ohjaamalla taajuusmuuttajaa esimerkiksi Fl-patenttijulkaisun 111201 mukaisesti, jolloin tasajännitepiirissä oleva kondensaattori ei toimi energian vä- 2 116647 livarastona ja sen jännite seuraa kuormitettuna tasasuunnattua syöttöverkon jännitettä. Tällöin ei siis tarvita kondensaattoria välipiirin tasajännitteen tasaamiseksi, jolloin se voidaan mitoittaa huomattavasti tavanomaisia välipiirin kondensaattoreita pienemmäksi (tyypillisesti vain noin 1% tavanomaisen kondensaat-5 torin arvosta).
Tämä keksintö liittyy erityisesti tällaiseen pienellä välipiirin kondensaattorilla varustetun taajuusmuuttajan vaihtosuuntaajaosan pulssinleveys-modulaattorin modulointimenetelmään (vaihtosuuntaussillan kytkentäohjeitten muodostamiseen) 1-vaihesyöttöisissä taajuusmuuttajissa. Tällaiselle laitteelle 10 on luonteenomaista, että kuormitetun laitteen välipiirin jännitteen aaltomuoto Udd seuraa verraten tarkasti tasasuunnattua syöttöverkon vaihejännitteen het-kellisarvoa, jolloin keksinnön mukaisessa ratkaisussa muodostetaan puolijoh-dekytkinten PWM-kytkentäohjeet ilman välipiirijännitteen mittausta käyttäen yksinkertaista välipiirijännitteen estimointimenetelmää. Keksinnön tarkoituksena 15 on yksinkertaistaa pulssinleveysmoduloinnin käytännön toteutusta eli laitteiston rakennetta tinkimättä olennaisesti moottorin ohjattavuudesta.
Eräässä keksinnön mukaisen modulointitavan sovellutusmuodossa välipiirin jännitteen estimaatti on vakiojännite. Toisessa sovellutusmuodossa käytetään vaihtosuuntaajan moduloinnin kompensoimiseksi mitatun verkko-20 jännitteen vaihekulman perusteella estimoitua välipiirijännitteen arvoa.
Toisen sovellutusmuodon mukaisessa välipiirijännitteen estimointi- / /. menetelmässä tarvittava syöttöverkon jännitteen vaihekulmatieto voidaan muo- ' · : .·. dostaa yksinkertaisesti jännitteen nollakohdan ilmaisinpiirin ja siihen sisältyvän * · ’ ,·, vaihelukitun silmukan avulla, koska syöttöverkon taajuus vaihtelee hyvin vähän.
* > · 25 Kolmannen sovellusmuodon mukaisessa välipiirijännitteen esti- mointimenetelmässä tarvittava syöttöverkon jännitteen vaihekulmatieto voidaan •;;; muodostaa moottorivirtamittauksen perusteella.
'···’ Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle modulointimenetelmälle ja sen mukaiselle modulaattorille tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa pa- » 30 tenttivaatimuksissa.
Keksinnöllä saavutetaan seuraavat edut: . · Menetelmä ei tarvitse välipiirin jännitteen mittausta, eikä näinollen t < · ,···, myöskään galvaanista erotusta mittauskytkennän (päävirtapiiri) ja ohjauselektroniikan välillä.
: 35 · Keksinnön mukaisella yksinkertaistetulla modulointitavalla aikaansaadaan yksivaihesyötetyn taajuusmuuttajan verkkovirran aaltomuoto lähes sinimuotoiseksi ilman erillisiä tehokertoimen 3 116647 kompensointi- tai parannuspiirejä.
• Keksinnön avulla voidaan moottorille syötetyn staattorijännitteen värähtelyä pienentää.
5 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1 esittää tunnettua yksivaiheverkosta syötettyä taajuus- muuttajaa,
Kuvio 2 esittää yksivaiheverkosta syötetyn taajuusmuuttajan mitat-10 tua välipiirijännitettä ja keksinnön mukaisia jännite-estimaatteja.
Kuviossa 1 esitetyssä taajuusmuuttajassa käytetään keksinnön mukaisessa ratkaisussa pientä välijännitepiirin kondensaattoria Cdc· Pienen välipiirin kondensaattorin takia välipiirijännite noudattelee kuormitettuna tasa-suunnattua verkkojännitettä ja vaihtelee siten suuresti. Välipiirin jännite Udci voi 15 siis teoreettisesti saada kuormitettuna arvot 0 voltin ja syöttävän verkon vaihe-jännitteen huippuarvon väliltä. Kuviossa 2 on esitetty tilanteen periaatepiirros.
Keksinnön mukaisesti PVVM-modulointiohjeiden laskemista varten välipiirin jännitteelle muodostetaan estimaatti. Estimaattina voidaan käyttää kuvion 2 mukaisesti joko vakiona pysyvää, kuormituksen perusteella muodos-20 tettua vakiojännitettä Uddc tai mitatun verkkojännitteen vaihekulman perusteella estimoitua välipiirijännitteen arvoa Udcis- :\\ Toisen sovellutusmuodon mukaisessa välipiirijännitteen estimointi- menetelmässä ohjausyksikön tarvitsema syöttöverkon jännitteen vaihekulma-i tieto muodostetaan jännitteen nollakohdan ilmaisinpiirin VDET avulla, joka piiri 25 voi sisältää vaihelukitun silmukan.
Kolmannen sovellusmuodon mukaisessa välipiirijännitteen esti-·;;; mointimenetelmässä hyödynnetään sitä, että moottorivirrassa näkyy voimakas 2 x syöttötaajuinen komponentti (esimerkiksi 100Hz silloin, kun syöttöverkon taajuus on 50 Hz). Ohjausyksikön tarvitsema syöttöverkon jännitteen vaihekulma-30 tieto päätellään tämän virtayliaallon vaihekulmasta, joka nähdään taajuusmuut-tajan virtamittauksen perusteella.
. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät ϋ! rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäl- *:* jempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
» · »
Claims (10)
116647
1. Jännitevälipiirillä varustetun taajuusmuuttajan, jossa taajuusmuuttajassa on yksivaiheiseen vaihtosähkölähteeseen (U|_, N) kytkettävä yksivaiheinen 5 veikkosilta (10), tasajännitevälipiiri sekä ohjattu kuormasilta (11) taajuudeltaan ja amplitudiltaan vaihtelevan kolmivaiheisen vaihtojännitteen (Ur, Us, Ut) syöttämiseksi kuormaan (13), kuormasillan (11) pulssinleveysmodulaattorin modulointimenetelmä kuormasillan puolijohdekytkinten ohjaamiseksi, jossa pienikapasitanssisessa tasajännitevälipiirissä normaalissa kuormi- 10 tustilanteessa välipiirin jännitteen aaltomuoto seuraa syöttöverkon jännitteen itseisarvoa, tunnettu siitä, että moduloinnissa käytetään välipiirijännitteen esti-maattiarvoa kuormasillan puolijohdekytkinten ohjaamiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että estimaattina käytetään kuormituksen perusteella määritettyä vakiojännitearvoa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että estimaattina käytetään mitatun syöttöverkon jännitteen vaihekulman perusteella estimoitua välipiirijännitteen arvoa.
4. Patenttivaatimusten 3 mukainen menetelmä, • · ’> ·* tunnettu siitä, että syöttöverkon jännitteen vaihekulmatieto muodos- ? .** tetaan syöttöverkon jännitteen nollakohdan ilmaisinpiirin avulla. • / 5. Patenttivaatimusten 3 mukainen menetelmä, : tunnettu siitä, että syöttöverkon jännitteen vaihekulmatieto muodos- i* 25 tetaan taajuusmuuttajan virtamittauksen perusteella.
6. Jännitevälipiirillä varustettu taajuusmuuttaja, jossa taajuusmuutta jassa on yksivaiheiseen vaihtosähkölähteeseen (UL, N ) kytkettävä yksivaihei-: nen verkkosilta (10), tasajännitevälipiiri sekä ohjattu kuormasilta (11) taajuudel- ’··'·] taan ja amplitudiltaan vaihtelevan kolmivaiheisen vaihtojännitteen (Us, UR, Ut) i » 30 syöttämiseksi kuormaan (13), jossa kuormasillassa (11) on pulssinleveys-:.:,: modulaattori vaihtosuuntaajaosan puolijohdekytkinten ohjaamiseksi, jossa pienikapasitanssisessa tasajännitevälipiirissä normaalissa kuormi-·;·. tustilanteessa välipiirin jännitteen aaltomuoto seuraa syöttöverkon jännitteen itseisarvoa, 35 tunnettu siitä, että modulaattorissa on estimaattori, jolla muodoste taan moduloinnissa käytettävä välipiirijännitteen estimaattiarvo kuormasillan puolijohdekytkinten ohjaamiseksi. i 5 116647
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen taajuusmuuttaja, tunnettu siitä, että estimaattina käytetään kuormituksen perusteella määritettyä vakiojännitearvoa.
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen taajuusmuuttaja, 5 tunnettu siitä, että estimaattina käytetään mitatun syöttöverkon jän nitteen vaihekulman perusteella estimoitua välipiirijännitteen arvoa.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen taajuusmuuttaja, tunnettu siitä, että taajuusmuuttajassa on syöttöverkon jännitteen nollakohdan ilmaisinpiiri jonka ilmaiseman tiedon perusteella syöttöverkon jän-10 niiteen vaihekulmatieto muodostetaan.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen taajuusmuuttaja, tunnettu siitä, että taajuusmuuttajan ohjausyksikkö muodostaa syöttöverkon jännitteen vaihekulmatiedon virtamittauksen perusteella. S i i | j • » · • » · • 1 · • · • · · * · • · MM • « i • i t » I « • · » · t 6 116647
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040838A FI116647B (fi) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus |
| EP05076337A EP1610451A3 (en) | 2004-06-17 | 2005-06-09 | Control of an inverter pulse-width modulator |
| US11/153,623 US7190597B2 (en) | 2004-06-17 | 2005-06-16 | Control of an inverter pulse-width modulator |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20040838 | 2004-06-17 | ||
| FI20040838A FI116647B (fi) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20040838A0 FI20040838A0 (fi) | 2004-06-17 |
| FI116647B true FI116647B (fi) | 2006-01-13 |
Family
ID=32524513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20040838A FI116647B (fi) | 2004-06-17 | 2004-06-17 | Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7190597B2 (fi) |
| EP (1) | EP1610451A3 (fi) |
| FI (1) | FI116647B (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4577062B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2010-11-10 | 株式会社デンソー | インバータ制御装置 |
| FI121803B (fi) * | 2005-05-03 | 2011-04-15 | Vacon Oyj | Taajuusmuuttajan valvontajärjestely |
| DE102007052301A1 (de) * | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Kostal Industrie Elektrik Gmbh | Photovoltaik-Wechselrichtereinheit |
| US20140049998A1 (en) * | 2012-08-16 | 2014-02-20 | Leo F. Casey | DC to AC Power Converter |
| EP2966765A1 (en) * | 2014-07-11 | 2016-01-13 | ABB Technology Oy | Converter system with DC conductors comprising carbon fibres |
| CN107769259B (zh) * | 2017-12-01 | 2019-08-23 | 北京航空航天大学 | 一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3265398B2 (ja) * | 1992-01-30 | 2002-03-11 | 株式会社日立製作所 | 直流送電装置の制御装置 |
| DE4428682C2 (de) | 1994-08-12 | 1997-01-23 | Robert Seuffer Gmbh & Co | Verfahren zur Versorgung einer induktiven Last mit sinusförmigem Wechselstrom und Wechselstromsteller hierfür |
| DE19935048A1 (de) | 1999-07-26 | 2001-02-08 | Mulfingen Elektrobau Ebm | System zum Betreiben einer Wechselstromlast, insbesondere eines Wechselstrom-Motors mit Drehzahleinstellung |
| JP4065375B2 (ja) * | 2001-11-20 | 2008-03-26 | 松下電器産業株式会社 | モータ駆動装置及びモータ駆動方法 |
| WO2004008619A2 (en) * | 2002-07-15 | 2004-01-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Inverter |
| EP1496605A1 (en) | 2003-07-07 | 2005-01-12 | Vacon Oyj | Frequency converter and its control method |
-
2004
- 2004-06-17 FI FI20040838A patent/FI116647B/fi not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-06-09 EP EP05076337A patent/EP1610451A3/en not_active Withdrawn
- 2005-06-16 US US11/153,623 patent/US7190597B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7190597B2 (en) | 2007-03-13 |
| US20050281060A1 (en) | 2005-12-22 |
| EP1610451A3 (en) | 2008-05-21 |
| FI20040838A0 (fi) | 2004-06-17 |
| EP1610451A2 (en) | 2005-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8363433B2 (en) | Hybrid conditioner for a power system | |
| CN111149287B (zh) | 功率转换装置 | |
| US20070114962A1 (en) | Power-factor correction device for variable speed drive | |
| US20140028237A1 (en) | Inverter control apparatus and control method thereof | |
| EP2765703A2 (en) | System and methods for controlling electric machines | |
| KR20030065456A (ko) | 인버터 제어방법 및 그 장치 | |
| JP2008113514A (ja) | 電源回路、及びこれに用いる制御回路 | |
| KR20130036878A (ko) | Ｓｖｐｗｍ 방식의 3상 인버터에 대한 데드타임 보상 방법 | |
| KR20080068254A (ko) | 인버터의 입력전류 검출장치 및 그 방법 | |
| US7190597B2 (en) | Control of an inverter pulse-width modulator | |
| JP2911447B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP3738883B2 (ja) | 電圧形ｐｗｍインバータのデッドタイム補償装置 | |
| FI116648B (fi) | Vaihtosuuntaajan pulssinleveysmodulaattorin ohjaus | |
| KR20180085999A (ko) | 고조파 제어 전원 장치, 이를 포함하는 공기 조화기 및 고조파 제어 방법 | |
| JP2008228439A (ja) | 電力変換装置及びその安定化方法 | |
| TWI740413B (zh) | 電力轉換裝置及其控制方法 | |
| KR101911267B1 (ko) | 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기 | |
| US20230336101A1 (en) | Apparatus and method for driving a permanent magnet motor | |
| JP4725694B2 (ja) | Ｐｗｍ電力変換器の制御装置 | |
| CN101471622B (zh) | 换流器的控制装置 | |
| KR102466785B1 (ko) | 인버터 시스템에서 역률 모니터링 장치 | |
| JPH09289776A (ja) | 電源装置のインバータ回路 | |
| KR20010092413A (ko) | 단상 전력 공급 구동 시스템 | |
| KR100390797B1 (ko) | 인버터의 출력 전류 측정 방법 | |
| KR20230025353A (ko) | 전력 변환기 장치를 작동시키는 방법, 제어 회로 및 전력 변환기 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 116647 Country of ref document: FI |
|
| MD | Opposition filed |
Opponent name: ABB OY |
|
| MFDR | Revocation of patent | ||
| RF | Appeal filed | ||
| MM | Patent lapsed |