انتقال بدون وقفه دوطرفه موتور القایی میان اینورتر و شبکه برق با تصحیح مراجع کنترلی به کمک روش مبتنی بر تبدیل فوریه گسسته
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوتر
علیرضا لاهوتی اشکوری
1
,
علی کشاورزیان
2
,
ایمان عبدلی
3
,
محمد فرزی
4
,
محمدرضا زینال‌حسینی
5
1 - پژوهشکده برق، سازمان جهاد دانشگاهی علم و صنعت، تهران، ايران
2 - پژوهشکده برق، سازمان جهاد دانشگاهی علم و صنعت، تهران، ايران،
3 - پژوهشکده برق، سازمان جهاد دانشگاهی علم و صنعت، تهران، ايران،
4 - پژوهشکده برق، سازمان جهاد دانشگاهی علم و صنعت، تهران، ايران
5 - پژوهشکده برق، سازمان جهاد دانشگاهی علم و صنعت، تهران، ايران
کلید واژه: انتقال دوطرفه, کنترل دور موتور, تشخیص فاز, موتور القایی, تغییر منبع تغذیه, همگام‌سازی,
چکیده مقاله :
این مقاله، یک روش جدید برای فراهم‌کردن امکان تغییر دوطرفه منبع تغذیه یک موتور القایی، میان اینورتر و شبکه برق بر پایه تبدیل فوریه گسسته ارائه می‌کند. در این الگو بدون تغییر در روش کنترل موتور و صرفاً با تصحیح مراجع مربوط به دامنه و بسامد (و یا با تصحیح مراجع شار و گشتاور بسته به روش کنترل)، شکل موج خروجی اینورتر متصل به موتور، هم‌فاز، هم‌دامنه و هم‌بسامد با شبکه برق شده و امکان تغییر منبع تغذیه موتور بدون وقفه فراهم می‌شود. به‌دلیل استخراج مؤلفه اصلی شکل موج‌های هر دو منبع برای تشخیص دامنه، بسامد و فاز، این روش در مقابل مؤلفه‌های مزاحم، DC و هارمونیک‌ها مقاوم است. به‌دلیل عدم استفاده از کنترل‌کننده‌های تناسبی- انتگرالی در تعیین هر یک از مشخصه‌ها دیگر نیازی به تنظیم دشوار ضرایب آنها نیست. همچنین به خاطر دقت بالای همزمان‌سازی، موازی‌سازی لحظه‌ای منابع ولتاژ بدون نیاز به ادوات اضافه (سلف یا ترانسفورماتور) انجام شده و حداکثر جریان هجومی ناشی از موازی‌سازی در بدترین شرایط به کمتر از 5/1 برابر جریان نامی موتور محدود می‌گردد. این مقاله ضمن ارائه دقیق اصول روش پیشنهادی و مقایسه آن با برخی از الگوهای پیشین، از نتایج آزمایشگاهی برای ارزیابی دستاوردهای آن استفاده می‌نماید. نتایج تجربی، دستاوردهای فوق را تأیید می‌کنند.
This paper presents a new method for bidirectional bus-transfer of an induction motor, between the inverter and the grid, based on discrete Fourier transform. In this method, without affecting the motor control strategy and only by correcting the amplitude and frequency references (or by correcting the flux and torque references), the phase, amplitude, and frequency of the output waveform of the inverter are synchronized with the grid. It enables changing the source of a motor without interruption. Due to the extraction of the fundamental component of the waveforms of both sources, this method is robust against to noises, DC pollution and harmonics. Due to eliminating proportional-integral controllers in determining each of these parameters, there is no need to adjust their coefficients . Also, due to the high accuracy of synchronization, instantaneous parallelization of voltage sources is realized without the need for additional devices. The maximum circulating current caused by parallelization in the worst cases is limited to less than 1.5 times the rated current of the motor. This article, while presenting the proposed method in detail and comparing it with some previous methods, uses laboratory results to evaluate its achievements. Experimental results confirm the above achievements.
[1] T. R. Beckwith and W. G. Hartmann, "Motor bus transfer: considerations and methods," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 42, no. 2, pp. 602-611, 2006.
[2] P. K. Muralimanohar, D. Haas, J. R. McClanahan, R. T. Jagaduri, and S. Singletary, "Implementation of a Microprocessor-Based Motor Bus Transfer Scheme," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 54, no. 4, pp. 4001-4008, 2018.
[3] M. V. V. S. Yalla, A. Vakili, and T. R. Beckwith, "Calculation of Transient Torques on Motors During a Residual Voltage Motor Bus Transfer," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 56, no. 6, pp. 6104-6116, 2020.
[4] X. Guo, W. Wu, and Z. Chen, "Multiple-complex coefficient-filter-based phase-locked loop and synchronization technique for three-phase grid-interfaced converters in distributed utility networks," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 58, no. 4, pp. 1194-1204, 2010.
[5] S. Golestan, M. Monfared, and F. D. Freijedo, "Design-oriented study of advanced synchronous reference frame phase-locked loops," IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 2, pp. 765-778, 2012.
[6] A. A. Ahmad, M. Pichan, and A. Abrishamifar, "A new simple structure PLL for both single and three phase applications," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 74, pp. 118-125, 2016.
[7] B. Misra and B. Nayak, "Second order generalized integrator based synchronization technique for polluted grid conditions," in 2nd International Conference for Convergence in Technology (I2CT), 2017: IEEE, pp. 1080-1084.
[8] Q. Yan, R. Zhao, X. Yuan, W. Ma, and J. He, "A DSOGI-FLL-Based Dead-Time Elimination PWM for Three-Phase Power Converters," IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 3, pp. 2805-2818, 2019.
[9] S. Golestan, J. M. Guerrero, and J. C. Vasquez, "Hybrid Adaptive/Nonadaptive Delayed Signal Cancellation-Based Phase-Locked Loop," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 1, pp. 470-479, 2017.
[10] S. Golestan, J. M. Guerrero, and J. C. Vasquez, "Steady-state linear Kalman filter-based PLLs for power applications: A second look," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 12, pp. 9795-9800, 2018.
[11] T. Binkowski, "Fuzzy Logic Grid Synchronization Technique for Single-Phase Systems," in 2018 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE), 2018: IEEE, pp. 1-5.
[12] S. Golestan, J. M. Guerrero, J. C. Vasquez, A. M. Abusorrah, and Y. Al-Turki, "All-Pass-Filter-Based PLL Systems: Linear Modeling, Analysis, and Comparative Evaluation," IEEE Trans. Power Electron., vol. 35, no. 4, pp. 3558-3572, 2020.
[13] A. Ranjan, S. Kewat, and B. Singh, "DSOGI-PLL With In-Loop Filter Based Solar Grid Interfaced System for Alleviating Power Quality Problems," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 57, no. 1, pp. 730-740, 2021.
[14] Z. Zhang et al., "An Adaptive Enhanced Complex-Coefficient Filter-Based PLL in Variable Frequency Grid," IEEE Trans. Power Electron., vol. 39, no. 4, pp. 3950-3955, 2024.
[15] F. Sevilmiş, H. Karaca, and H. Ahmed, "High-Order Delayed Signal Cancellation-Based PLL Under Harmonically Distorted Grid Voltages," IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 72, pp. 1-9, 2023.
[16] X. M. Jia and S. S. Choi, "Design of Volts per Hertz limiter with consideration of the under-excitation limiter control actions," IEEE Trans. Energy Convers., vol. 16, no. 2, pp. 140-147, 2001.
[17] L. Xiong et al., "Virtual Field-Orientated Control for Doubly Salient Electromagnetic Machine with Torque Ripple Reduction," IEEE Trans. Power Electron., vol. 39, no. 1, pp. 1378-1393, 2024.
[18] N. Beniwal, I. Hussain, and B. Singh, "Vector-Based Synchronization Method for Grid Integration of Solar PV-Battery System," IEEE Trans. Ind. Inf., vol. 15, no. 9, pp. 4923-4933, 2019.
