A jelenség hatásának csökkentése

Az ellentétes viselkedés hatására kialakuló különböző hiszterézis sáv és kapcsolási frekvencia a tervezettől eltérő lesz. Ha ezeket a hatásokat csökkenteni akarjuk, a következő lehetőségeink vannak:

3.5. Hálózatoldali áramirányító közvetlen hatásos és meddő teljesítmény szabályozása

1) Beavatkozás vezérléssel

Előfordulhat, hogy a kétféle teljesítmény irány közül az egyik domináns. Pl.

szélgenerátorok esetén az idő nagy részében energiatermelés van, a választott pozitív irányokkal ilyenkor p <0. A megkívánt kialakuló hiszterézis sáv eléréséhez a rendszer _l paramétereinek ismeretében ∆P megfelelő értékre választható (p <0 esetén a megkívánt _l hiszterézis szélességnél nagyobbra). Így az idő nagy részében a megkívánt viselkedés érhető el.

A paraméterek, amik befolyásolják ∆P megválasztását a következők:

• A Cdc kondenzátor töltési/kisütési időállandója.

• Az egyenfeszültség szabályozó paraméterei.

• A hatásos teljesítmény nagysága. Sajnos ez változó, munkapont függő. Esetleg egy közepes, átlagos teljesítménnyel lehet számolni, de a kompenzálás nem lesz tökéletes.

2) Beavatkozás visszacsatolással

Ha a hatásos teljesítmény iránya sem ismert, vagy a változó nagysága miatti kompenzálási pontatlanságot meg akarjuk szüntetni, akkor a hatásos teljesítmény szabályozó hiszterézis sávját on-line kell változtatni az aktuális p ismeretében zárt hurkú _l beavatkozással. A kompenzációs egyenlet a következő:

pl

K p p=∆ ₀ − ⋅

∆ (3.5.15)

Itt a K kompenzációs konstans értékét a fentebb felsorolt rendszer paraméterek határozzák meg.

4. tézis

Összefoglalás a 3. fejezethez: 4. tézis (Közvetlen szabályozások) Rövid kifejtés:

A közvetlen szabályozások alapelvükben magukban hordozzák a fizikai megközelítést. Fizikai alapelvekből kiindulva új elveket és eszközöket dolgoztam ki a feszültség inverteres váltakozóáramú hajtások közvetlen szabályozásaival kapcsolatban és azokkal számos új eredményre jutottam. a) Általánosítás: Fizikai analógiákon alapulva megalkottam a közvetlen szabályozások általánosítását és általános leírását.

Egyszerű fizikai összefüggésekkel kimutattam, hogy a közvetlen szabályozások alkalmazhatók mindenhol, ahol áramvektor szabályozásra van szükség.

b) Alkalmazások, specifikus tulajdonságok: Kimutattam, hogy az áram közvetett szabályozása miatt kalickás aszinkrongépnél meg kell oldani az áramkorlátozást indulás során. Kimutattam, hogy az állandómágneses szinkrongép közvetlen nyomaték szabályozásának korlátja van az állórész fluxus nagyságának függvényében. Fizikai analógiák alapján alkalmaztam és implementáltam a közvetlen szabályozásokat: új gépekre, új átalakítóra, új mennyiségekre és egy teljes rendszerre.

c) Dinamika: Újonnan felfedezett jelenségként megvizsgáltam a szabályozások dinamikai viselkedésének problémáját. A viselkedés fizikai háttere alapján ehhez hatékony mennyiségi mérőszámokat vezettem, amelyek az optimalizáláshoz is használhatók. d) A hálózati hatásos teljesítmény előjelétől függő viselkedés új jelenségét fedeztem fel. Ennek eddig nem ismert okát meghatároztam. Módszereket javasoltam hatásának csökkentésére, kompenzálására.

Részletes kifejtés:

A közvetlen szabályozások alapelvükben magukban hordozzák a fizikai megközelítést.

Ebben a tézisben gyakorlatilag minden új tudományos eredmény letisztult fizikai megközelítés és megfontolás eredménye. Fizikai alapelvekből kiindulva új elveket és eszközöket dolgoztam ki a feszültség inverteres váltakozóáramú hajtások közvetlen szabályozásaival kapcsolatban és azokkal a következő új eredményekre jutottam:

4a. Általánosítás:

Fizikai analógiákon alapulva megalkottam a közvetlen szabályozások általánosítását és általános leírását. Ez nagy mértékben áttekinthetővé teszi a tradicionális szabályozás kiterjesztését: az eredeti elv kiterjeszthető további gépekre, mennyiségekre, átalakítókra és rendszerekre. [3-S6], [3-S10] (3.1. fejezet).

Egyszerű fizikai összefüggésekkel kimutattam, hogy a közvetlen szabályozások alkalmazhatók mindenhol, ahol áramvektor szabályozásra van szükség, mert ilyenkor az áram komponensei is indirekt módon szabályozhatók. Meghatároztam ennek korlátait és bemutattam alkalmazási területeit. [3-S2], [3-S6], [3-S7], [3-S8], [3-S9]

(3.1.2. fejezet).

4b. Alkalmazások, specifikus tulajdonságok:

Az alkalmazások és azok specifikus tulajdonságai mind fizikai képre vezethetők vissza:

Kimutattam, hogy az áram közvetett szabályozása miatt kalickás aszinkrongépnél meg kell oldani az áramkorlátozást indulás során, amikor a fluxusnak ki kell alakulnia.

Megoldást dolgoztam ki erre a problémára. A fluxus kialakítása többféleképpen történhet. A lehetséges eseteket mérésekkel is vizsgáltam. [3-S4], [3-S5] (3.2. fejezet) Kimutattam, hogy az állandómágneses szinkrongép közvetlen nyomaték szabályozásának korlátja van az állórész fluxus nagyságának függvényében, amit az ilyen rendszer tervezésénél figyelembe kell venni. [3-S6] (3.3. fejezet).

4. tézis

Fizikai analógiák alapján alkalmaztam és implementáltam a közvetlen nyomaték és fluxus szabályozást kétoldalról táplált csúszógyűrűs aszinkrongép esetére, elsősorban a szélgenerátoros alkalmazás esetére. [3-S2], [3-S6], [3-S7] (3.4. fejezet).

Fizikai analógiák alapján alkalmaztam és implementáltam a közvetlen szabályozást új átalakítóra és új mennyiségekre, a hálózatoldali áramirányító hatásos és meddő teljesítményének közvetlen szabályozására. [3-S6], [3-S10], (3.5.1. fejezet).

Alkalmaztam és implementáltam a közvetlen szabályozásokat egy teljes rendszerre:

kétoldalról táplált aszinkron szélgenerátor mindkét áramirányítójának közvetlen szabályozására. [3-S6], (3.5.2. fejezet).

4c. Dinamika:

Új jelenséget fedeztem fel közvetlen teljesítmény szabályozások alkalmazása esetén: a gyorsan változó alapjel jó dinamikájú követésének problémája. A viselkedés fizikai háttere alapján kiadódott, hogy a kapcsolt feszültségvektorok hatékonyságát kell vizsgálni és javítani. Az ez alapján kidolgozott új vizsgálati módszerrel és mennyiségi mérőszám bevezetésével megvizsgáltam és minősítettem a lehetséges Kapcsoló Táblázatok különféle verzióit. Segítségével az adott alkalmazáshoz leginkább illeszkedő verzió választható ki. Szemléletes mérőszám bevezetésével meghatároztam a jó dinamikai viselkedéshez szükséges egyenfeszültség nagyságát a különböző verziókra.

Kimutattam, hogy ez akár jelentősen nagyobb is lehet az átalakító alapműködéséhez szükséges értéknél. Az itt kidolgozott eredmények az analógia miatt adaptálhatók a közvetlen nyomaték és fluxus szabályozásokhoz is. Az erősen fizikai szemléletű megközelítések következtében az eredmények kifejlesztése és a téma feldolgozásának folyamata is tanulságos: az a tipikus kutatási-fejlesztési ciklus alapján történt: analízis – megoldás – szintézis – előrejelzés – igazolás – összehasonlítás – általánosítás.

[3-S3], [3-S10], (3.5.3. fejezet).

4d. A hálózati hatásos teljesítmény előjelétől függő viselkedés:

Felfedeztem egy új jelenséget közvetlen teljesítmény szabályozások alkalmazása esetén:

a hatásos teljesítmény és alapjelének ellentétes viselkedése a teljesítmény előjelétől függően. Ennek eddig nem ismert okát felderítettem. Itt a közvetlen szabályozás szintjéről egy szinttel feljebb kell menni a jelenség magyarázatához, az egyenfeszültség szabályozás szintjére. A fizikai kép használata leginkább az egyenkör viselkedésének vizsgálatánál érhető tetten. A jelenség ismerete szükséges a rendszer tervezéséhez.

Módszereket javasoltam hatásának csökkentésére, kompenzálására. [3-S10], (3.5.4. fejezet).

Irodalomjegyzék a 3. fejezethez Irodalmi előzmények

[3-1] Depenbrock, M.: Direct self control of inverter-fed induction machines, IEEE Trans.

Power Electronics., vol.3, pp420–429, Oct. (1988)

[3-2] Takahashi, I.-Noguchi, T.: A new quick-response and high efficiency control strategy of an induction machine, IEEE Trans. Industry Application, vol.IA-22, pp820–827.

Sept./Oct. (1986)

4. tézis

[3-3] Marongiu, I.-Damiano, A.-Gatto, G.-Perfetto, A.: An Improved Look-up Table for Zero Speed Control in DTC Drives, EPE '99– Lausanne, DS 3.5 – topic 5: Induction Motor Drives (2). (1999)

[3-4] Lataire, Ph.: White paper on the new ABB medium voltage drive system, using IGCT power semiconductors and Direct Torque Control, EPE Journal, Vol.7, No.3-4, December, (1998)

[3-5] Buja, G.S.-Kazmierkowski, M.P.: Direct torque control of PWM inverter–fed AC motors–a survey, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol.51. No.4. pp744–757.

August (2004)

[3-6] Noguchi, T.-Tomiki, H.-Kondo, S.-Takahashi, I.: Direct power control of PMW converter without power–source voltage sensors, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol.34. No.3. pp473–479. May/June (1998)

[3-7] Malinowski, M.-Kazmierkowski, M.P.-Hansen, S.-Blaabjerg, F.-Marques, G.D.:

Virtual–flux–based direct power control of three–phase PWM rectifiers, IEEE Trans.

on Industry Applications, Vol.37. No.4. pp1019–1026. July/August (2001)

[3-8] Gierlotka, K.-Jelen, M.: Control of double–fed induction machine using DTC method, in Proc. EDPE’03. pp476–481. Slovakia, Sept. (2003)

[3-9] Rahman, M.F.-Zhong, L.-Lim, K.W.: A direct torque–controlled interior permanent magnet synchronous motor drive incorporating field weakening, IEEE Trans. on Industry Applications, Vol.34. No.6. pp1246–1253. Nov/Dec. (1998)

A 4. tézishez kapcsolódó saját publikációk Könyv:

[3-S1] Schmidt, I.-Vincze, Gyné.-Veszprémi, K.: Villamos szervo- és robothajtások, Egyetemi tankönyv, ISBN 963 420 642 5. Műegyetemi Kiadó, Budapest, p388.

(2000) Folyóirat:

[3-S2] Schmidt, I.-Veszprémi, K.-Hunyár, M.: Kétoldalról táplált szélgenerátor mezőorientált szabályozása, ELEKTROTECHNIKA (BUDAPEST), 100:(11), pp10-13. (2007)

[3-S3] Veszprémi, K.: Optimizing the dynamic behavior of direct controls of voltage-source converters, Electric Power Components and Systems (Electrical Machines &

Power Systems), (IF=0,079) közlésre elfogadva, paper no.7529, (2009) Konferencia cikk:

[3-S4] Juhász, Gy.-Halász, S.-Veszprémi, K.: Simulation and Measurement of Direct Torque Controlled IM Drive, Proc of the Internatioms Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC'2000, Kassa, Szlovákia, vol.7. pp124-129. (2000) [3-S5] Juhász, Gy.-Halász, S.-Veszprémi, K.: New Aspects of a Direct Torque Controlled

Induction Motor Drive, Proc of the IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT'2000, Goa, India, vol.1. pp43-48. (2000)

4. tézis

[3-S6] Schmidt, I.-Veszprémi, K.: Application of direct controls to variable-speed wind generators, CD-ROM Proc. of the IEEE International Conference on Industrial Electronics and Control Applications, ICIECA’2005., Ecuador, Quito, Paper 0105.

Best Paper Award, ISBN 0-7803-9420-8, CD p6, (2005)

[3-S7] Schmidt, I.-Veszprémi, K.: Field Oriented Current Vector Control of Double-Fed Induction Wind Generator, CD-ROM Proc. of the IEEE 32nd Annual Conference on Industrial Electronics, IECON’2006, Paris, Franciaország, pp988-993. ISBN 1-4244-0136-4, (2006)

[3-S8] Schmidt, I.-Veszprémi, K.: Additional Application Fields of a Modern Wind Generator Even at No-Wind, CD-ROM Proc. of the 12th European Conference on Power Electronics and Applications, EPE’2007, Aalborg, Dánia, Paper 020. ISBN 9789075815108, CD p10, (2007)

[3-S9] Veszprémi, K.-Schmidt, I.: Flywheel Energy Storage Drive for Wind Turbines, CD-ROM Proc. of the 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS’2007, Bangkok, Thaiföld, pp916-922. ISBN 1-4244-0645-5, (2007) [3-S10] Veszprémi, K.-Schmidt, I.: Direct Controls in Voltage-Source Converters -

Generalizations and Deep Study, CD-ROM Proc. of the International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC'2008, Poznan, Lengyelország, pp1826-1833. ISBN 978-1-4244-1742-1, (2008)

A 4. tézishez kapcsolódó saját publikációkra történt független hivatkozások összesített száma: 20

In document MTA Doktori Értekezés Váltakozóáramú villamos hajtások hálózatcsatlakozási tulajdonságainak optimalizálása (Pldal 141-146)