Dual three-phase multiinverter system controlled by specialized algorithms of synchronized PWM: MATLAB-based steady-state analysis

Abstract

Algorithms of synchronized pulsewidth modulation (PWM), based on special space-vector-based control scheme (with the use of minimal number of voltage space vectors), have been applied for synchronous control of four neutral-point-clamped (NPC) inverters feeding six-phase (dual three-phase) drive on the base of asymmetrical open-end windings induction motor. It allows providing continuous synchronization and symmetry of the phase voltage of system during the whole control range for any ratio of voltage magnitudes of DC-sources, and for any configuration of DC-sources. Therefore, in this case four inverters of the system can be supplied by reduced number of insulated DC-sources (by one, or by two, or by three DC-sources instead of four DC-sources for standard system topology based on four two-level inverters). MATLAB-based simulations show behaviour of the system at steady-state control modes.

Виконано дослідження системи шестифазного електропривода з асиметричним електродвигуном з розімкненими обмотками, який живиться від чотирьох інверторів з середньою точкою у колі джерела живлення, що регулюються на базі спеціалізованих алгоритмів синхронної векторної широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Зазначені алгоритми ШІМ, що базуються на використанні в схемі керування мінімальної кількості векторів напруги, можуть забезпечити безперервну синхронізацію та симетрію фазних напруг у системі в усьому діапазоні регулювання при будь-яких напругах джерел постійного струму і для будь-яких конфігурацій кіл джерел живлення. Зокрема, в даній топології системи можливе використання зменшеної кількості окремих джерел електроживлення (1-3 замість чотирьох, які використовуються у перетворювальних системах на базі 4-х стандартних дворівневих інверторів). Представлено результати математичного моделювання (на базі MATLAB) стаціонарних процесів у системі при різних алгоритмах синхронної ШІМ.

Выполнено исследование системы шестифазного электропривода с асимметричным электродвигателем с разомкнутыми обмотками, питающимся от четырех инверторов со средней точкой в цепи источника питания, регулируемых на базе специализированных алгоритмов синхронной векторной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Указанные алгоритмы ШИМ, базирующиеся на использовании в схеме управления минимального числа векторов напряжения, позволяют обеспечить непрерывную синхронизацию и симметрию фазных напряжений в системе на всем диапазоне регулирования при любых напряжениях источников постоянного тока и для любых конфигураций цепи источников питания. В частности, в данной топологии системы возможно использование уменьшенного количества отдельных источников электропитания (возможно использовать от одного до трех источников, вместо четырех источников, используемых в преобразовательных системах на базе четырех стандартных двухуровневых инверторов). Приведены результаты математического моделирования (на базе MATLAB) стационарных процессов в системе при различных алгоритмах синхронной ШИМ.