930 resultados para Pulse Width Modulation (PWM)
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Neste trabalho são apresentados o desenvolvimento e a implementação de estratégias de controle digital para regulação automática de tensão e para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em um sistema de potência em escala reduzida de 10kVA, localizado no Laboratório de Controle de Sistemas de Potência (LACSPOT), da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto dos dois controladores é baseado na técnica de alocação polinomial de polos. Para o projeto do Regulador Automático de Tensão (RAT) foi adotado um modelo simplificado, de primeira ordem, da máquina síncrona, cujos parâmetros foram levantados experimentalmente. Para o controlador amortecedor, por sua vez, também chamado de Estabilizador de Sistemas de Potência (ESP), foi utilizado um modelo discreto, do tipo auto regressivo com entrada exógena (ARX). Este modelo foi estimado por meio de técnicas de identificação paramétrica, considerando para tal, o conjunto motor-gerador interligado a um sistema de maior porte (concessionária de energia elétrica). As leis de controle foram embarcadas em um microcontrolador de alto desempenho e, para a medição dos sinais utilizados nos controladores, foi desenvolvida uma instrumentação eletrônica baseada em amplificadores operacionais para o condicionamento dos sinais dos sensores. O sinal de controle é baseado na técnica de modulação por largura de pulso (PWM) e comanda o valor médio da tensão de um conversor CC-CC, o qual é utilizado como circuito de excitação que energiza o enrolamento de campo do gerador. Além disso, o acionamento elétrico das máquinas que compõem o grupo gerador de 10kVA foi projetado e automatizado somando segurança aos operadores e ao componentes deste sistema de geração. Os resultados experimentais demonstraram o bom desempenho obtido pela estratégia proposta.
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This monograph proposes the implementation of a low cost PID controller utilizing a PIC microcontroller, and its application in a positioning system previously controlled by a dedicated integrated circuit for a positioning system. Applying the closed-loop PID control, the system instability was reduced, and its response was smoother, eliminating vibrations and mechanical wear compared to its response with the dedicated integrated circuit, which has a very limited control action. The actuator of the system is a DC motor, whose speed is controlled by the Pulse Width Modulation (PWM) technique, using a Full-Bridge circuit, allowing the shift of direction of rotation. The utilized microcontroller was the PIC16F684, which has an enhanced PWM module, with its analog converters used as reference and position feedback. The positioning sensor is a multiturn potentiometer coupled to the motor axis by gears. The possibility of programming the PID coefficients in the microcontroller, as well as the adjustment of the sampling rate, allows the implemented system achieving high level of versatility
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L’introduzione massiccia dell’elettronica di potenza nel campo degli azionamenti elettrici negli ultimi decenni ha sostanzialmente rivoluzionato la tipologia di alimentazione dei motori elettrici. Da un lato ciò ha migliorato la qualità del controllo della velocità, ma dall’altro ha aggravato le sollecitazioni che gli isolanti delle macchine devono sopportare. Si è infatti passati da tecniche di controllo tradizionali, che consistevano nell’alimentare i motori in alternata direttamente con la rete sinusoidale a 50 Hz (o a 60 Hz), ad alimentazioni indirette, cioè realizzate interponendo tra la rete e la macchina un convertitore elettronico (inverter). Tali dispositivi operano una conversione di tipo ac/dc e dc/ac che permette, come nella modulazione Pulse Width Modulation (PWM), di poter variare la frequenza di alimentazione della macchina, generando una sequenza di impulsi di larghezza variabile. Si è quindi passati dalle tradizionali alimentazioni con forme d’onda alternate sinusoidali a forme di tensione impulsive e ad elevata frequenza, cioè caratterizzate da rapidi fronti di salita e di discesa (dell’ordine di qualche kV/µs). La natura impulsiva di queste forme d’onda ha aggravato la sollecitazione elettrica a cui sono sottoposti i materiali impiegati per l’isolamento dei conduttori degli avvolgimenti delle macchine. E’ importante notare che l’utilizzo dei dispositivi elettronici, che ormai si trovano sparsi nelle reti di bassa tensione, assorbono correnti ad elevato contenuto armonico sul lato di prelievo, hanno quindi un effetto distorcente che altera l’andamento sinusoidale della rete stessa. Quindi, senza opportuni filtri, anche tutte le altre utenze connesse nelle vicinanze, dimensionate per alimentazioni sinusoidali di tipo tradizionale, possono risentire di queste distorsioni armoniche. Per tutti questi motivi è sorta la necessità di verificare l’adeguatezza dei tradizionali isolamenti ad essere in grado di sopportare le sollecitazioni che derivano dall’utilizzo di convertitori elettronici. In particolare, per i motori elettrici tale interrogativo è stato posto in seguito al verificarsi di un elevato numero di guasti inaspettati (precoci), probabilmente imputabile alla diversa sollecitazione elettrica applicata ai materiali. In questa tesi ci si è occupati della progettazione di un inverter di media tensione, che verrà impiegato per eseguire prove sugli avvolgimenti di statore di motori (formette), al fine di condurre successivamente uno studio sull’invecchiamento dei materiali che compongono gli isolamenti. Tale inverter è in grado di generare sequenze di impulsi con modulazione PWM. I parametri caratteristici delle sequenze possono essere modificati in modo da studiare i meccanismi di degradazione in funzione della tipologia delle sollecitazioni applicate. Avendo a che fare con provini di natura capacitiva, il cui isolamento può cedere durante la prova, il sistema deve essere intrinsecamente protetto nei confronti di tutte le condizioni anomale e di pericolo. In particolare deve essere in grado di offrire rapide ed efficaci protezioni per proteggere l’impianto stesso e per salvaguardare la sicurezza degli operatori, dato l’elevato livello delle tensioni in gioco. Per questo motivo è stata pensata un’architettura di sistema ad hoc, in grado di fronteggiare le situazioni anomale in modo ridondante. E’ infatti stato previsto l’inserimento di un sistema di controllo basato sul CompactRIO, sul quale è stato implementato un software in grado di monitorare le grandezze caratteristiche del sistema e le protezioni che affiancheranno quelle hardware, realizzate con dispositivi elettronici. I dispositivi elettronici di protezione e di interfacciamento sono stati studiati, implementati e simulati con PSpice, per poi essere successivamente dimensionati e realizzati su schede elettroniche, avvalendosi del software OrCAD. La tesi è strutturata come segue: - Il primo capitolo tratta, in maniera generale, i motori asincroni trifase, gli inverter e l’invecchiamento dei sistemi isolanti, con particolare interesse alle sollecitazioni meccaniche, termiche ed elettriche nel caso di sollecitazioni impulsive; - Il secondo capitolo riguarda il sistema realizzato nel suo complesso. Inizialmente verrà descritto lo schema elettrico generale, per poi analizzare più nello specifico le varie parti di cui il sistema è composto, come l’inverter di media tensione, il generatore di media tensione, la scheda di disaccoppiamento ottico, la scheda di controllo del generatore di media tensione, la scheda OCP; - Il terzo capitolo descrive le lavorazioni meccaniche eseguite sulle scatole contenti i rami di inverter, la realizzazione delle fibre ottiche e riporta le fasi di collaudo dell’intero sistema. Infine, verranno tratte le conclusioni.
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Advanced bus-clamping pulse width modulation (ABCPWM) techniques are advantageous in terms of line current distortion and inverter switching loss in voltage source inverter-fed applications. However, the PWM waveforms corresponding to these techniques are not amenable to carrier-based generation. The modulation process in ABCPWM methods is analyzed here from a “per-phase” perspective. It is shown that three sets of descendant modulating functions (or modified modulating functions) can be generated from the three-phase sinusoidal signals. Each set of the modified modulating functions can be used to produce the PWM waveform of a given phase in a computationally efficient manner. Theoretical results and experimental investigations on a 5hp motor drive are presented
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The flying capacitor multicell inverter (FCMI) possesses natural balancing property. With the phase-shifted (PS) carrier-based scheme, natural balancing can be achieved in a straightforward manner. However, to achieve natural balancing with the harmonically optimal phase-disposition (PD) carrierbased scheme, the conventional approaches require (n-1) x (n-1) trapezoidal carrier signals for an n-level inverter, which is (n-1) x (n-2) times more than that in the standard PD scheme. This paper proposes two improved natural balancing strategies for FMI under PD scheme, which use the same (n-1) carrier signals as used in the standard PD scheme. In the first scheme, on-line detection is performed of the band in which the modulation signal is located, corresponding period number of the carrier, and rising or falling half cycle of the carrier waveform to generate the switching signals based on certain rules. In the second strategy, the output voltage level selection is first processed and the switching signals are then generated according to a rule based on preferential cell selection algorithm. These methods are easy to use and can be simply implemented as compared to the other available methods. Simulation and experimental results are presented for a five-level inverter to verify these proposed schemes.
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Thyristor forced commutated AC/DC convertors are useful for improving the power factor and waveform of AC-side line current. These are controlled through pulse-width modulation schemes for best performance. However, the 3-phase versions impose restrictions on the PWM strategies that can be implemented for excellent harmonic rejection. This paper presents new PWM control strategies for the 3-phase converters and compares them along with the conventional 4-pulse PWM strategy for harmonic elimination. Finally, two new PWM strategies are shown to be the best, for which oscillograms are presented from actual implementation.
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he performance of an induction motor fed by PWM inverters is mainly determined by the harmonic contents of the output voltage. This paper presents a method of numerically calculating the harmonics in the output voltage waveform. Equal pulse-width modulation and siunsoidal PWM are studied. Analysis has been done for single-phase and three-phase bridge inverters. A systematic procedure is given for computing the harmonics and the results are. tabulated.
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The equivalence of triangle-comparison-based pulse width modulation (TCPWM) and space vector based PWM (SVPWM) during linear modulation is well-known. This paper analyses triangle-comparison based PWM techniques (TCPWM) such as sine-triangle PWM (SPWM) and common-mode voltage injection PWM during overmodulation from a space vector point of view. The average voltage vector produced by TCPWM during overmodulation is studied in the stationary (a-b) reference frame. This is compared and contrasted with the average voltage vector corresponding to the well-known standard two-zone algorithm for space vector modulated inverters. It is shown that the two-zone overmodulation algorithm itself can be derived from the variation of average voltage vector with TCPWM. The average voltage vector is further studied in a synchronously revolving (d-q) reference frame. The RMS value of low-order voltage ripple can be estimated, and can be used to compare harmonic distortion due to different PWM methods during overmodulation. The measured values of the total harmonic distortion (THD) in the line currents are presented at various fundamental frequencies. The relative values of measured current THD pertaining to different PWM methods tally with those of analytically evaluated RMS voltage ripple.
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This paper is a study of Multilevel Sinusoidal Pulse Width Modulation (MSPWM) methods; Phase Disposition (PD), Alternate Phase Opposition Disposition (APOD), Phase Opposition Disposition (POD) on a single phase Cascaded H-Bridge Multilevel inverter. Various factors such as amplitude modulation index (Ma), frequency modulation index (M-f), phase angle between carrier and reference modulating wave (phi) have been considered for simulation. Variation in these factors and their effect on inverter performance is evaluated. Factors such as DC bus utilization, output r.m.s voltage, total harmonic distortion (%THD), dominant harmonic order, switching losses are evaluated based on simulation results.
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In this paper the influence of the form of motor excitation on the performance of a small (< 1 kW) induction motor drive is studied. Two forms of excitation, namely sine waves generated by pulse width modulation and simple square wave are explored. Sine wave excitation gives lower motor losses but increases inverter losses. Conversely, square wave excitation increases motor losses but decreases inverter losses. Losses have been measured directly by calorimetric means or, in the case of the inverter, predicted by a Pspice model that has been verified by calorimetric methods. The work shows that overall, the use of square wave excitation leads to a more efficient drive. © 2004 The Institution of Electrical Engineers.
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Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial
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A new family of dc-to-dc pulse-width-modulated (PWM) converters is presented. These converters feature soft-commutation at zero-current (ZC) in the active switches. The new ZCS-PWM Boost and new ZCS-PWM Zeta converters, both based on the new ZCS-PWM soft-commutation cell proposed, are used as examples to illustrate the operation of the new family of converters.
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A comparative evaluation regarding a new zero-current-switching (ZCS) pulse width modulated (PWM) Sepic rectifier, operating in voltage step-down mode, employing two different techniques, in order to obtain high power factor and reduced total harmonic distortion (THD) at the input current, is presented. The methods are those in continuous-current mode operation, known as peak current mode control with slope compensation, and average-current mode control. The principle of operation, the theoretical analysis, a design example and the main experimental results are presented for both proposed control techniques.
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This paper presents a high efficiency Sepic rectifier for an electronic ballast application with multiple fluorescent lamps. The proposed Sepic rectifier is based on a Zero-Current-Switching (ZCS) Pulse-Width-Modulated (PWM) soft-commutation cell. The high power-factor of this structure is obtained using the instantaneous average-current control technique, in order to attend properly IEC61000-3-2 standards. The inverting stage of this new electronic ballast is a classical Zero-Voltage-Switching (ZVS) Half-Bridge inverter. A proper design methodology is developed for this new electronic ballast, and a design example is presented for an application with five fluorescent lamps 40W-T12 (200W output power), 220Vrms input voltage, 130Vdc dc link voltage, with rectifier and inverter stages operating at 50kHz. Experimental results are also presented. The THD at input current is equal to 6.41%, for an input voltage THD equal to 2.14%, and the measured overall efficiency is about 92.8%, at rated load.