توسعه و تجزيه و تحليل يك برنامه ريزشي 30 درجه‌اي مبتني بر sector –based براي مبدل ماتريسي مبتني بر DTC درايو IM

Development and analysis of a Novel 30 sector Based switching scheme for Matrix Converter DTC of IM Drive

اين مقاله تحليلي پيچيده از استراتژي سوئيچينگ جديد را براي يك مبدل گشتاور مستقيم مبتني بر مبدل ماتريس DTC موتور درايو القايي IM مورد بررسي قرار مي دهد. Paradigm switching پيشنهاد شده با استفاده از دوازده بخش 30 درجه براي هر دو جريان بردارهاي ولتاژ. بيان تحليلي از نرخ تغيير گشتاور و شار براي IM به عنوان يك عامل از بردارهاي ولتاژ MC، مشتق شده است. تاثير بردارهاي ولتاژ MC بر روي جريان استاتور و تنش گشتاور الكترومغناطيسي مورد بررسي قرار گرفته است و يك برنامه سوئيچينگ پيشرفته مستقل از هر تغيير بار و سرعت است. براي كاهش تلفات سوئيچينگ MC حالت سوئيچينگ مطلوب با استفاده از اختياري و ميانگين بر روي تغييرات شار انتخاب مي شود. عملكرد استراتژي تعويض پيشنهادي در شرايط نامساعد تأييد شده است و همچنين طرح سوئيچينگ مرزي متعارف شش ضلعي مقايسه شده است. روش پيشنهادي داراي رله هاي گشتاور كم، بدون نياز به تبديل مختصات چرخشي و فركانس سوئيچينگ به حداقل رسيده است. نتايج نشان مي دهد كه ميزان آزادي براي انتخاب ولتاژ مناسب افزايش مي يابد و گشتاور به طور قابل توجهي تا 40% كاهش مي يابد.

This paper investigates the sophisticated analysis of a novel switching strategy for a matrix converter (MC) based direct torque control (DTC) of an induction motor (IM) drive. The proposed switching paradigm utilizes twelve 30° sectors for both flux and voltage vectors. Analytical expression of change rates of torque and flux for IM as a function of MC’s voltage vectors are derived. The influence of MC’s voltage vectors on the stator flux and electromagnetic torque variation is scrutinized and an advanced switching scheme independent of any load and speed variation is developed. To decrease the switching losses of MC, the optimum switching state is selected by means of discretization and averaging on the flux variations. The performance of the proposed switching strategy is corroborated under rated conditions, and is also compared to the conventional hexagonal boundary switching scheme. The proposed method is characterized by low torque ripples, no need for rotational coordinate transformation and minimized switching frequency. The results verify that the degree of freedom to select proper voltage increases, and the torque ripple is hence significantly reduced up to 40%.