Система векторного керування електроприводом конвеєра зернометальної машини

Purpose. Synthesis of an automatic control system for an asynchronous electric drive of a grain thrower conveyor based on a frequency converter with vector control. Methodology. The research was carried out using methods of mathematical modeling of an electric drive; using methods of tuning optimization and regulator synthesis. The technique of synthesis of vector control systems is based on the representation of a non-stationary multi-connected object, which is an AC machine, in the form of a set of stationary subobjects with linear links in the main control channels. Findings. The study of the work of the subordinate regulation system, which implements the principles of vector control, oriented along the vector of the rotor flux linkage, has been carried out. The modeling of the processes of AM excitation, AM start-up at idle speed, nominal load surge, speed reduction has been carried out. It was found that the synthesized system is characterized by good quality indicators. The overshoot at start does not exceed 5%, the regulation time is 0.4 s, the torque limitation is carried out at a predetermined level. It has been proven that oscillatory processes in transient modes with significant torque surges with classical settings of loop regulators can be compensated by introducing artificial cross-links into the control part of the electric drive. Originality. A system of subordinate regulation of the blood pressure of the grain thrower trimmer conveyor has been implemented to set the speed of the grain flow with the aim of throwing grain at a given distance by creating an appropriate ballistic flight trajectory, which ensures a reduction in losses from damage to grain. Practical value. The structure of the vector control system of a frequency-controlled asynchronous electric drive with additional compensating cross-connections between active and reactive energy control channels is proposed to improve the quality indicators of the system.Цель работы. Синтез системы автоматического управления асинхронным электроприводом конвейера зернометателя на базе преобразователя частоты с векторным управлением. Методы исследования. Исследования проводились с применением методов математического моделирования электропривода; с использованием методов оптимизации настроек и синтеза регуляторов. В основе методики синтеза систем векторного управления лежит представление нестационарного многосвязного объекта, которым является машина переменного тока, в виде некоторой совокупности стационарных подобъектов с линейными звеньями в основных каналах регулирования. Полученные результаты. Проведено исследование работы системы подчиненного регулирования, которая реализует принципы векторного управления, ориентированного по вектору потокосцепления ротора. Выполнено моделирование процессов возбуждения АД, пуска АД на холостом ходу, набросе номинальной нагрузки, снижения скорости. Установлено, что синтезированная система характеризуется хорошими качественными показателями. Перерегулирование при пуске не превышает 5%, время регулирования составляет 0,4 с, ограничение момента осуществляется на заданном уровне. Доказано, что колебательные процессы в переходных режимах со значительными бросками момента при классических настройках контурных регуляторов можно компенсировать за счет введения искусственных перекрестных связей в управляющую часть электропривода. Научна новизна. Реализована система подчиненного регулирования АД конвейера триммера зернометателя для задания скорости движения зернового потока с целью возможности бросания зерна на заданное расстояние за счет создания соответствующей баллистической траектории полета, что обеспечивает снижение убытков от повреждения зерна. Практическая ценность. Предложена структура системы векторного управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода с дополнительными компенсирующими перекрестными связями между каналами регулирования активной и реактивной энергии для улучшения качественных показателей системы.Мета роботи. Синтез системи автоматичного керування асинхронним електроприводом конвеєра зернометальника на базі перетворювача частоти з векторним керуванням. Методи дослідження. Дослідження проводились із застосуванням методів математичного моделювання електроприводу; з використанням методів оптимізації налаштувань і синтезу регуляторів. В основі методики синтезу систем векторного керування лежить уявлення нестаціонарного багатозв'язаного об'єкта, яким є машина змінного струму, у вигляді деякої сукупності стаціонарних підоб'єктів з лінійними ланками в основних каналах регулювання. Отримані результати. Проведено дослідження роботи системи підпорядкованого регулювання, що реалізує принципи векторного управління, орієнтованого по вектору потокозчеплення ротора. Виконано моделювання процесів збудження АД, пуску АД на холостому ходу, накиді номінального навантаження, зниження швидкості. Встановлено, що синтезована система характеризується гарними якісними показниками. Перерегулювання при пуску не перевищує 5%, час регулювання становить 0,4 с, обмеження моменту здійснюється на заданому рівні. Доведено, що коливальні процеси в перехідних режимах із значними кидками моменту при класичних налаштуваннях контурних регуляторів можна компенсувати за рахунок введення штучних перехресних зв’язків в керуючу частину ЕП. Наукова новизна. Реалізовано систему підпорядкованого регулювання АД конвеєра тримера зернометальика для завдання швидкості руху зернового потоку з метою можливості кидання зерна на задану відстань за рахунок створення відповідної балістичної траєкторії польоту, що забезпечує зниження збитків від пошкодження зерна. Практична цінність. Запропонована структура системи векторного керування частотно-регульованого асинхронного електропривода з додатковими компенсуючими перехресними зв’язками між каналами регулювання активної й реактивної енергії для покращення якісних показників системи

Design and Simulation of Modular Multilevel Converter Fed Induction Motor Drive

Traditional modular multilevel converter (MMC) applications in medium voltage induction motor drive are difficult, particularly at low speeds because of the higher magnitude of the voltage ripple of the sub-module capacitor. This paper uses a hybrid MMC, particularly at low frequencies, to achieve a lower peak-to-peak voltage ripple of the sub-module capacitor. The vector control strategy with the closed-loop speed control indicates an accurate and wide-speed range. MATLAB / Simulink is used to simulate and obtain the simulation results of hybrid and traditional MMC with induction motor drive and compare from the standpoint of capacitor voltage ripple. The results are shown the reduction of peak-to-peak voltage ripple of the sub-module capacitor as the hybrid MMC is operated

Modular multilevel converter with thyristor DC-link switch for full-torque variable-speed drives

The modular multilevel converter (MMC) is a promising topology for medium-voltage drive applications due to its high-quality output waveforms, low device switching frequency and voltage rating. However, the large cell capacitor voltage ripple is a severe challenge faced by MMC at low motor speeds. Recently, a hybrid MMC (HMMC) topology is proven to be a competitive solution because of its lower cell capacitor voltage ripple and no common-mode voltage (CMV) problem compared with other methods. However, the dc-link switch with IGBT limits HMMC to be applied for high-voltage applications. This paper uses the thyristor instead of IGBT as the dc-link switch. To ensure the thyristor can be softly turned on and safely turned off, a new control scheme is proposed. When using this proposed scheme, HMMC can also tolerate the failure of thyristor's turning-off without shutting down the system, improving the reliability effectively. The cell capacitor voltage ripple analysis is presented considering the effects of the thyristor switching process. In addition, a decoupled energy balancing control is utilized to suppress the fluctuation of dc current. Experimental results obtained from a 380 V/7.5 kW downscaled prototype validate the effectiveness of starting up a motor from the standby mode to rated speed with full-torque