Record Details

CONTROL OF THREE-PHASE THREE-LEG INVERTER WITH USING A GEOMETRIC APPROACH

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title CONTROL OF THREE-PHASE THREE-LEG INVERTER WITH USING A GEOMETRIC APPROACH
Управление трехфазным автономным инвертором напряжения с помощью геометрического подхода
Керування трифазним автономним інвертором напруги за допомогою геометричного підходу
 
Creator Yama, O. S.; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
Mykolaiets, D. A.; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
 
Subject Geometric approach; three-phase inverter; system of orthogonal vectors
UDC 621:314 (045)
Геометрический подход; трехфазный инвертор; система ортогональных векторов
УДК 621:314 (045)
Геометричний підхід; трифазний інвертор; система ортогональних векторів.
УДК 621:314 (045)
 
Description To build various power supply systems, it is necessary to design a control system that would ensure electromagnetic compatibility with both the load and the source. It is proposed to apply the geometric approach to describe semiconductor power converters, which allows using input independent variables to control the output parameters. The analysis of a three-phase three-leg inverter with a symmetrical active load using a geometric approach is considered. A system of vectors is constructed on which the vectors of input values in three-dimensional space and their projections are shown, which form output values in two-dimensional and one-dimensional space. A table has been created that describes the values of currents and voltages in the converter for the corresponding switch states. Three basic vectors were selected, with the help of which all other vectors of input quantities can be obtained. Transition matrices for the input current and output voltages are obtained. An autonomous inverter control system is built using a geometric approach. The basis is a space-vector pulse-width modulation, with some changes. As a result, the problem of losing the degree of freedom by abandoning the polar coordinate system when switching to another reference system was solved. The solution was the introduction of a spherical coordinate system, which allows you to rotate the control vector in three-dimensional space. As a result, time diagrams of output voltages and currents corresponding to the theoretical ones are obtained. Most units in the control system under the mask implement the program code MATLAB: the transition from a three-dimensional Cartesian coordinate system to a rotating spherical, sector selection, the length of the reference vector and the value of angle, the duration of pulse-width modulation for each sector. The shape of the output voltages has a stepped shape. The shape of the generated currents repeats the shape of the output voltages.
Для построения различных систем электропитания необходимо конструирование системы управления, которая обеспечивала бы электромагнитную совместимость и с нагрузкой, и с источником. Предложено применение геометрического подхода для описания полупроводниковых силовых преобразователей, который позволяет с использованием независимых входных переменных управлять выходными параметрами. Проведен анализ трехфазного автономного инвертора с симметричной активной нагрузкой с помощью геометрического подхода. Построена система векторов, на которой показаны векторы входных величин в трехмерном пространстве и их проекции, формирующие выходные величины в двумерном и одномерном пространстве. Создано таблицу, которая описывает величины токов и напряжений в преобразователе при соответствующих состояниях вентилей. Выбрано три базовые векторы, с использованием которых можно получить все остальные векторы входных величин. Получены матрицы перехода для входного тока и выходных напряжений. Построена система управления автономным инвертором с использованием геометрического подхода. Основой является пространственно-векторная ШИМ, с некоторыми изменениями. В результате была решена проблема потери одной ступени свободы путем отказа от полярной системы координат при переходе на другую систему координат. Решением стало введение сферической системы координат, которая позволяет вращать управляющий вектор в трехмерном пространстве. В результате получены временные диаграммы выходных напряжений и токов, соответствующие теоретическим. Большинство блоков в системе управления под маской реализуют программный код Matlab: переход от трехмерной декартовой системы координат к вращающейся сферической, выбор сектора, длина опорного вектора и величина угла, продолжительность ШИМ для каждого сектора. Форма выходных напряжений имеет ступенчатую форму. Форма сгенерированных токов повторяет форму выходных напряжений.
Для побудови різних систем електроживлення необхідно конструювання системи управління, яка забезпечувала б електромагнітну сумісність і з навантаженням, і з джерелом. Запропоновано застосовування геометричного підходу для опису напівпровідникових силових перетворювачів, який дозволяє з використанням незалежних вхідних змінних керувати вихідними параметрами. Проведено аналіз трифазного автономного інвертора з симетричним активним навантаженням за допомогою геометричного підходу. Побудовано систему векторів, на якій показані вектори вхідних величин в тривимірному просторі та їх проекції, що формують вихідні величини в двовимірному і одновимірному просторі. Створено таблицю, яка описує величини струмів та напруг в перетворювачі при відповідних станах вентилів. Вибрано три базові вектори, з використанням яких можливо отримати всі інші вектори вхідних величин. Отримано матриці переходу для вхідного струму та вихідних напруг. Побудована система керування автономним інвертором з використанням геометричного підходу. Основою є просторово-векторна ШІМ, з деякими змінами. В результаті була вирішена проблема втрати одного ступеня свободи шляхом відмови від полярної системи координат при переході на іншу систему координат. Рішенням стало введення сферичної системи координат, яка дозволяє обертати керуючий вектор в тривимірному просторі. В результаті отримані часові діаграми вихідних напруг і струмів, що відповідають теоретичним. Більшість блоків в системі керування під маскою реалізують програмний код Matlab: перехід від тривимірної декартової системи координат до обертової сферичної, вибір сектору, довжина опорного вектора та величина кута, тривалість ШІМ для кожного сектора. Форма вихідних напруг має ступінчасту форму. Форма згенерованих струмів повторює форму вихідних напруг.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2020-11-27
 
Type —
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ESU/article/view/14990
10.18372/1990-5548.65.14990
 
Source Electronics and Control Systems; Том 3, № 65 (2020); 72-78
Электроника и системы управления; Том 3, № 65 (2020); 72-78
Електроніка та системи управління; Том 3, № 65 (2020); 72-78
 
Language en
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ