تخمین و استخراج شکل موج سینوسی از مبدل ماتریسی با استفاده از روش استراتژی متعامد

محورهای موضوعی : انرژی های تجدیدپذیر

علیرضا سیادتان ¹ , سیدابراهیم افجه ² , هادی آقازاده ³

1 - استادیار - دانشکده مهندسی برق، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - استاد - دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 - دانشجوی دکتری – دانشکده مهندسی برق، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1395/06/14 تاریخ پذیرش : 1395/09/07 تاریخ انتشار : 1395/11/01

کلید واژه: مبدل ماتریسی, فاز متعامد, مبدل Ac به Ac, استراتژیک سوییچها, موتور القایی دو فاز,

چکیده مقاله :

در این مقاله روشی موثر برای استخراج دو شکل موج شبه‌سینوسی با زاوایای متعامد برای کاربرد در موتورهای القایی دو فاز مورد بررسی قرار گرفته است. به بیان دقیق‌تر استراتژی کلیدزنی پیشنهادی به نحوی است که ولتاژ تولید شده توسط مبدل ماتریسی در دو فاز 90 درجه با یکدیگر اختلاف فاز دارند. این روش کلیدزنی برای عملکرد موتورهای القایی دو‌فاز بسیار مناسب است. فرکانس ولتاژ تولیدی آیتم مهمی برای این نوع موتورها است که مبدل ماتریسی قابلیت کنترل این فرکانس را نیز دارد. لازم به ذکر است کلیدهای دوطرفه به طور هم‌زمان نمی‌توانند روشن شوند بنابراین فرمان‌های کلیدزنی باید بصورت دقیق تولید شوند. به منظور راستی‌آزمایی روش پیشنهادی شبیه‌سازی در نرم‌افزار MATLAB/SIMULINK برای بار مقاومتی و سلفی انجام شده است. روش مدولاسیون پهنای پالس استفاده شده برای استخراج نتایج عملی به وضوح عملکرد موثر و صحیح این روش را نشان می‌دهد.

چکیده انگلیسی:

this paper has scrutinized an effective approach regarding to how to elicit double quasi-sinusoidal waveform with orthogonal angles that can be applicable for two-phase induction motors. Hither, to be more precisely declared that a switching strategy is proposed so that the provided voltages by Matrix Converter (MC) i.e., A and B phases have 90⁰ difference with each other. This switching strategy assists two-phase induction motors aimed at operating in appropriate state. As the created frequency in an important item for this motor, matrix converter can also undertake this function. It is worth mentioning that, the switching is somehow performed until bio-directional switches couldn’t be simultaneously triggered and withal taken place in the accurate switching order. Its related circuit in order to producing appropriate current and voltage has been tested considering MATLAB Simulink and experiment. The simulation result is extracted with respect to inductive and resistive load. Meantime, PWM method is carried out to extract experimental results that clearly show its effectual performance.

منابع و مأخذ:

[1] L. Empringham, P.W. Wheeler, J.C. Clare, "Bi-directional switch current commutation for matrix converter applications", In: Proc of the PEMC98, p. 242–7, 1998.

[2] T.L. Bonde, A.Y. Fadnis, D.R. Tutakane, "Simulation of two phase matrix converter for driving a two phase induction motor", International Conference on Smart Electric Grid (ISEG), pp. 1-6, 2014.

[3] C. Klumpner, P. Nielsen, I. Boldea, F. Blaabjerg, "New solutions for a low-cost power electronic building block for matrix converters", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 49, pp. 336-344, 2002.

[4] K. Vinod, C.B. Ramesh, R.J. Raghuveer, "Experimental realization of matrix converter based induction motor drive under various abnormal voltage conditions", Int J Control, Automat Sys, 6, pp. 670–6, 2008.

[5] K. Sun, D. Zhou, L. Huang, K. Matsuse, "Compensation control of matrix converter fed induction motor drive under abnormal input voltage conditions", IAS 2004, pp. 623–30, 2004.

[6] M. Yang, H. Lipei, "A second order auto disturbance rejection controller for matrix converter fed induction motor drive", IPEMC, pp. 1964–7, 2009.

[7] L. Guohai, X. Xiao, T. Chenglong, Y. Guanxue, J. Yan, S. Yue, "Modified internal model control of induction motor variable frequency speed control system in v/f mode based on neural network generalized inverse", CCDC 2010, pp. 3170–4, 2010.

[8] D.G. Holmes, A. Kotsopoulos, "Variable Speed control of Single and Two Phase Induction Motors Using a Three Phase Voltage Source Inverter", Proc., IAS93, pp.613-620, 1991.

[9] L.M.C. MHANGO, G.K. CREIGHTON, "Novel two phase inverter-fed induction-motor drive", IEE Proc. B, 131, pp. 99-104, 19984.

[10] D.H. JANG, J.S. WON, "Voltage, frequency, and  phase difference angle control of PWM inverters-fed two-phase induction motors", ZEEE Trans. Power Electron, 9, pp. 377-383, 1994.

[11] L.M.C. MHANGO, G.K. CREIGHTON, "Novel two phase inverter-fed induction-motor drive", IEE Proc. B, 13, pp. 99-104, 1984.

[12] D.G. HOLMES, A. KOTSOPOULOS, "Variable speed control of single and two phase induction motors using a three phase voltage source inverter", IEEE Industrial Applications Society annual meeting conference records, pp. 613-620, 1993.

[13] J. RODRI, E. SILVA, F. BLAABJERG, P. WHEELER, J. CLARE, J. PONTT, "Matrix converter controlled with the direct transfer function approach: analysis, modelling and simulation", International Journal of Electronics, 92, pp. 63–85, 2005.

[14] W. Patrick, Wheeler, José Rodríguez, C. Jon, Clare,Lee Empringham, and Alejandro Weinstein, "Matrix Converters: A Technology Review", IEEE Trans. Industrial Electronic, 49, 2002.

[15] P.W. Wheeler, J.C. Clare, L. Empringham, M. Bland, K.G. Kerris, "Matrix converters: a vector controlled MCT matrix converter induction motor drive with minimized commutation times and enhanced waveform quality", IEEE Indus Appl Mag, pp. 59–65, 2004.

[16] T.F. Podlesak, D.C. Katsis, P.W. Wheeler, J.C. Clare, L. Empringham, M.A. Bland, "150-kVA vector controlled matrix converter induction motor drive", IEEE Trans Indus Appl, 41, pp. 841–847, 2005.

[17] V. Mihov, E. Dinkov, "AC-AC Power converter Overview and Application", Electronic, pp. 19–21, 2007.

[18] A. Alesina, M.G.B. Venturini, "Analysis and design of optimumamplitude nine-switch direct AC–AC converters", IEEE Trans. Power Electron., 4, pp. 101–112, 1989.

[19] A. Alesina, M. Venturini, "limits I M. optimumdesign of 9-switches direct PWM AC–AC converters", In Proc. IEEE PESC’88, pp. 1284–1291, 1988.

[20] D.G. Holmes, "A unified modulation algorithm for voltage and current source inverters based on ac - ac matrix converter theory, IEEE Trans. Industrial Electronic, 28, 1992.

[21] P.W. Wheeler, J.C. Clare, L. Empringham, M. Bland, K.G. Kerris, "Matrix converters: a vector controlled MCT matrix converter induction motor drive with minimized commutation times and enhanced waveform quality", IEEE Indus Appl Mag, pp. 59–65, 2004.

[22] H. Altun, S. Sünter, "Matrix converter induction motor drive:modelling, simulation and control", Electr Eng, 86, pp. 25–33, 2003.

[23] S.S. Ömür, "Implementation of a single-phase matrix converter induction motor drive", Electr Eng, 90, pp. 425–433, 2008.

[24] M. Venturini, A. Alesina, "The generalized transformer: a new bi-directional wave form frequency converter with continuously adjustable input power factor", IEEE PESC, pp. 242–252, 1980.

[25] Y. Kudoh, N. Otsuka, K. Mizutani, T. Morizane, "A novel single to two-phase matrix converter for driving a symmetrically designed two-phase induction motor", IEEE 10th International Conference, Power Electronics and Drive Systems (PEDS), pp. 1133-1138, 2013.

[26] A. Alesina, M.G.B. Venturini, "Analysis and design of optimumamplitude  nine-switch direct AC–AC converters", IEEE Trans. Power Electron., 4, 101–112, 1989.