Συγκριτική Διερεύνηση Τεχνικών Ελέγχου Τριφασικού Αντιστροφέα Πηγής Τάσης Δύο Επιπέδων Με Κριτήρια Ποιότητας Ισχύος Για Εφαρμογές Ηλεκτρικής Κίνησης

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η συγκριτική διερεύνηση τεχνικών ελέγχου του τριφασικού αντιστροφέα δύο επιπέδων με κριτήρια ποιότητας ισχύος. Για το σκοπό αυτό εξετάστηκαν αναλυτικά τα επιμέρους υποσυστήματα που απαρτίζουν ένα σύστημα ηλεκτρικής κίνησης μεταβλητής ταχύτητας και αναπτύχθηκαν λεπτομερή μοντέλα προσομοίωσή τους χρησιμοποιώντας το εργαλείο προσομοίωσης Simulink της Matlab.Συγκεκριμένα, υλοποιήθηκε ένα πλήρες μοντέλο κινητήρα επαγωγής στο οποίο έγινε ενσωμάτωση των απωλειών πυρήνα και υστέρησης καθώς και του φαινομένου του κορεσμού και αναπτύχθηκε ένα μοντέλο τριφασικού αντιστροφέα πηγής τάσης δύο επιπέδων θεωρώντας τους ημιαγώγιμους διακόπτες ιδανικούς. Ο έλεγχος του κινητήρα έγινε με υλοποίηση των αλγορίθμων άμεσου διανυσματικού ελέγχου (Direct Vector Control - DVC) και άμεσου ελέγχου ροπής και ροής (Direct Torque and Flux Control - DTFC). Μια σειρά από κλασικές και προηγμένες τεχνικές διαμόρφωσης εύρους παλμών μοντελοποιήθηκαν για τον έλεγχο του τριφασικού αντιστροφέα στο μοντέλου του διανυσματικού ελέγχου. Οι τεχνικές αυτές είναι η ημιτονοειδής διαμόρφωση εύρους παλμών (Sinusoidal Pulse Width Modulation - SPWM), η διαμόρφωση εύρους παλμών με χρήση των διανυσμάτων χώρου του αντιστροφέα (Space Vector Pulse Width Modulation - SVPWM), η διαμόρφωση εύρους παλμών με έλεγχο ρεύματος σε ζώνη υστέρησης (Hysteresis Band Current Control Pulse Width Modulation - HBPWM) και προηγμένες ασυνεχείς τεχνικές διαμόρφωσης (Discontinuous Pulse Width Modulation - DPWM). Όσον αφορά τον άμεσο έλεγχο ροπής και ροής, υλοποιήθηκε, εκτός από τον κλασικό αλγόριθμο, ένας προηγμένος αλγόριθμος ο οποίος υπόσχεται ελαχιστοποίηση του μέσης τετραγωνικής τιμής (Root Mean Square - RMS) της κυμάτωσης ροπής.Τέλος, έγινε σύγκριση μεταξύ των προαναφερθέντων διαμορφώσεων ενός συστήματος ηλεκτρικής κίνησης μεταβλητής ταχύτητας κάτω από ένα κοινό πλαίσιο αναφοράς. Τα κριτήρια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν κριτήρια ποιότητας ισχύος, όπως ο ολικός συντελεστής αρμονικής παραμόρφωσης, το εύρος και η μέση τετραγωνική τιμή της κυμάτωσης.