Zwischenkreiskondensator für Induktionsmotorantrieb

Leider zeigen Ihnen Ihre Simulationen, was passieren kann.

Ich gehe mal davon aus, dass dein Setup so ist:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ein 3-Phasen-Wechselrichter mit Spannungsquelle, der von einem 3-Phasen-Gleichrichter gespeist wird. Bei einem AC-Eingang von 400 V (Leitung-Leitung) hat die DClink-Spannung einen Mittelwert von etwa 540 V und eine natürliche Spitze von etwa 560 V, die bei der sechsfachen Netzfrequenz von 300 Hz auftritt (sichere Annahme, dass dies für eine 50-Hz-Netzfrequenzanwendung gilt). der angegebenen Leiter-Leiter-Spannung).

Bei einem Mittelwert von 540 V gibt es Spitzen (560 V) und Täler (484 V), die dem Spannungsprofil des Gleichrichters folgen. Der DCLink-Kondensator wird so dimensioniert, dass er eine stabilere Spannung erzeugt (sowie eine "Spannungsquelle" für den Wechselrichter darstellt). Infolgedessen wird ein großer Teil der Zeit damit verbracht, dass der DCLink-Kondensator die einzige Ladungsquelle für den Wechselrichter ist, da der FOC den Ausgangswechselrichter steuert (wahrscheinlich über ein SVPWM-Schema).

Sie haben den Strom, mit dem die Induktionsmaschine betrieben werden soll, um 5 kW zu erzeugen, nicht angegeben, aber es kann davon ausgegangen werden, dass er höher als 14 A (der äquivalente DClink-Strom) sein muss, da ein Spannungsquellenwechselrichter als Abwärtswandler und damit der Ausgangsstrom fungiert kann höher sein als der äquivalente Eingangsstrom.

Wenn Sie Spitzen von 70 A sehen, kann davon ausgegangen werden, dass der Strom Ihrer Zielmaschine in dieser Region liegt. Während SVPWM den Freilauf des Laststroms um den Wechselrichter erleichtert, indem die Nullspannungszustände verwendet werden, besteht immer noch die Notwendigkeit, eine Sinuswellenform zu synthetisieren, und daher wird es eine Komponente auf dem DCLink geben, die von Natur aus Wechselstrom ist (6-mal die Maschinenstromfrequenz) und gleichermaßen eine Komponente durch die Schaltung.

Wie reduzieren? Grundsätzlich muss es vorhanden sein, da Sie versuchen, einen höheren Ausgangsstrom als den Strom zu synthetisieren, den Sie aus dem Versorgungsunternehmen ziehen, und daher muss Ihre Kondensatorwahl den erwarteten Welligkeitsstrom aufgrund der Lasteigenschaften berücksichtigen. Die Spitzen können nicht reduziert werden, aber der RMS-Wert kann durch Einfügen einer DCLink-Induktivität reduziert werden

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Warum? Es gibt eine Reihe von Vorteilen

1. Die DCLink-Induktivität trägt dazu bei, einen kontinuierlicheren DCLink-Strom zu realisieren, was wiederum dazu beiträgt, Ihren Leistungsfaktor zu verbessern, den Sie dem Versorgungsunternehmen zurückgeben
2. Dieser Dauerstrom sollte direkt in den Wechselrichter eingespeist werden, um den vom Wechselrichter gesehenen MITTELWERT zu liefern, der den Strom reduziert, den der Zwischenkreis liefern muss.

Nachteil: Der DCLink ist jetzt 2. Ordnung und wird daher einige unerwünschte Eigenschaften haben, insbesondere um seinen Resonanzpunkt herum. Dies bedeutet, dass auf die Eingangsfrequenz, die Ausgangsfrequenz UND alle Schrittlasten (einschließlich Einschaltspitzen ...) geachtet werden muss.

Die Dimensionierung: Ziel ist es, die AC-Komponente aus der Versorgung zu unterdrücken: 300 Hz, während sichergestellt wird, dass erwartete Laständerungen verfolgt werden können. Wenn die Induktivität zu groß ist, führt eine schnelle Laständerung entweder zu einem starken Anstieg der DClink-Spannung (da die DCLink-Drossel „geladen“ wurde) oder zu einem großen Abfall (da die DCLink-Drossel nicht „geladen“ wurde). Zu wenig und der Strom, der benötigt wird, um kontinuierlich zu erreichen, könnte zu hoch sein.

Eine Person hier ( andy-aka ) hat eine nette Website, um LC-Filter zu realisieren http://www.stades.co.uk/RLC%20filters/RLC%20LPF.html und während dieser Ansatz nützlich ist, um Aspekte des Filters zu sehen , gibt es beim Umgang mit dem LC-Filter noch ein paar andere Überlegungen

$\frac{V_o}{V_i} = \frac{1}{1 - \omega^2 LC + j \frac{\omega L}{Z_L}}$

Die Grundfrequenz des LC-Filters hängt von L, C und der Lastimpedanz ab. Die Lastimpedanz kann zunächst als konstante Leistung und ohmsch behandelt werden$R_L = - |\frac{V_{DC}^2}{P_{DC}}|$

Um einen stabilen Zwischenkreis zu gewährleisten, muss die Ausgangsimpedanz des LC-Filters kleiner als die Eingangsimpedanz des Wechselrichters sein.

Sobald Sie eine Vorstellung von dem Grundstrom haben, den die Induktivität passieren muss, und insbesondere von der Änderungsrate, die sie zulassen muss (dh Laständerungen, Beschleunigung ...), kann die Änderungsrate des Stroms ausgedrückt werden als

$i(\omega t) = \sqrt{2}\hat{I} sin (\hat{\omega}t)$was ein di/dt erzeugt, das durch den Filter geleitet wird

$\frac{di}{dt} = 2\sqrt{2}\pi\hat{f}\hat{I}cos(\hat{\omega}t)$was einen maximalen Wert bei 0 Radiant hat \$cos(\omega t) = 1

$\hat{L} = \frac{\check{V}}{\sqrt{2}\hat{\omega}\cdot\hat{I}}$

Daraus kann das C abgeleitet werden$f_0 = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$

Schließlich müssen Netzqualitätssimulationen über Ihre gewünschten Lastpunkte laufen, um festzustellen, ob Sie Ihren erforderlichen Leistungsfaktor einhalten. Dies ist der Zeitpunkt, an dem letzte Anpassungen an L und C erforderlich sind. Dies ist eine nichtlineare Beziehung und lässt sich einfacher per Simulation durchführen, insbesondere SimPowerSystems mit Matlab(tm)