New algorithms and techniques for microprocessor-controlled PWM induction drives

Abstract

En iyileştirme yöntemi sonucu ortaya çıkan darbe genişliği modülasyonu (DGM), seçilen davranış ölçütleri açısından erişilebilen en uygun sonuçları üretebilmektedir. Dolayısıyla, bu çalışmada bu modülasyon yöntemine yer verilmiş olup, bir hesaplama yöntemi anlatılmıştır. En- iyileştirilmiş dalga şekillerinin değişken frekans, değişken gerilim (DFDG) tek-faz üretilmesi için, mikroişlemci dene timli bir yöntem önerilmiştir. Bu yöntemle elde edilen deney sonuçları verilmektedir. Bu yöntemin sorunları tartışılmaktadır. Düzenli asimetrik örneklenmiş darbe genişliği modülasyonu endüksiyon motorları için geniş aralıkta DFDG ya sahip bir kaynak elde etmek için uygun bir yöntemdir. Bu çalışmada, 8-bit bir mikroişlemcinin denetlediği örnekleme yöntemine dayanan bir endüksiyon sürücü dizgesi - v -geliştirilmiştir. Bu dizgede ayrıca kesik-zamanlı integral ve oransal-integral hız denetimi yer almaktadır. Çeşitli düzenli örneklenmiş DGM'nin harmonik içerikleri elde edilerek, örnekleme yönteminin uygulamada önem taşıyan bir takım özellikleri gösterilmiştir. Düzenli örnekleme yönteminin harmonik içeriğinin referans dalga şeklinin değiştirilmesi yoluyla iyileştirilmesi çözümsel ve deneysel olarak gösterilmiştir. Bir DGM sürücünün durağan-durum ve geçici durum davranışlarının, ve kapalı-devre hız denetim dizgesinin dinamik davranışlarının benzetimleri için bilgisayar yazılımları geliştirilmiştir. Deneysel dizgeden elde edilen sonuçlar, bilgisayar çözümleri ile karşılaştırılmaktadır. Alternatif anahtarlama yöntemleri önerilmiş ve uygulanmaları tartışılmıştır. Bunlardan ilki bir geribeslemeli devreye dayanır ve en- iyileştirilmiş DGM'ye yakın dalga şekilleri üretebilecek özelliktedir. İkincisi ise darbe yerleştirme modülasyonudur. (DYM). Bu modülasyonla üretilen dalga şekillerinin harmonik içerikleri hesaplanıp, senkron ve asenkron DGM'yle karşılaştırılmıştır. DGM ve DYM yöntemlerinin yüksek anahtarlama frekanslarında evirgeç denetimi açısından uygulanmaları tartışılmıştır. Anahtar Sözcükler: Darbe Genişliği Modülasyonu, Evirgeçler, Mikroişlemciler, Denetim Dizgeleri, Darbe Yerleştirme Modülasyonu.

Optimized PWM waveforms form an important class of modulation techniques, representing the best that can be achieved according to chosen performance criteria. Computation of these waveforms are described. A micro processor-based method for variable voltage/variable frequency (WVF) single-phase generation of optimized PWM is introduced. Experimental results are presented and discussed. Problems of this method are stressed. Regular asymmetric-sampled (RAS) PWM is an efficient technique for obtaining a wide range WVF supply for an induction motor. An 8-bit microprocessor-controlled induction drive system based on this technique is described. This system involves closed-loop discrete-time integral and proportional-integral control of motor speed. Harmonic spectra of various regular-sampled waveforms are obtained and same properties of the regular sampling technique, having practical significance, are derived. An improvement in the harmonic performance of this technique by modifying the reference wave is illustrated. Computer programs for simulating the steady-state and transient performance of a PWM drive, and the dynamic performance of a closed-loop speed control system are developed. Computed performance of the experimental system are compared with a wide range of measurements, with satisfactory results. Alternative switching strategies are introduced and their implementations discussed. The first of these strategies is based on a feedback method which can generate near-optimal PWM. It is found that implementation of this may present problems. The second one is an alternative to PWM, and is known as pulse position modulation (PPM). Harmonic spectrums of pulse-position modulated waveforms are computed and compared with computed spectrums of synchronous and asynchronous regular-sampled PWM. Implementation of these modulation techniques for high switching-frequency control of inverters are described and evaluated. Keywords : Pulsewidth Modulation, Inverters, Microprocessors, Control Systems, Pulse Position Modulation. - xv -