Vaihtosuuntaajan tahdistettu modulointi

Thumbnail Image

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-12-15

Department

Major/Subject

Elektroniikka ja sähkötekniikka

Mcode

ELEC3013

Degree programme

Sähkötekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

26

Series

Abstract

Vaihtosähkömoottoreiden ohjaamiseen käytetään usein vaihtosuuntaajaa. Vaihtosuuntaajan ohjaussignaalina käytetään PWM-signaalia. PWM-signaali ei kuitenkaan pysty tuottamaan tavoiteltua sinisignaalia täydellisesti, vaan signaaliin tulee harmonisia komponentteja mukaan, jotka aiheuttavat häviöitä moottorissa. Harmonisia komponentteja voidaan vähentää PWM-signaalin korkealla kytkentätaajuudella, mutta tällöin kasvavat kytkentähäviöt. Tässä kandidaatintyössä esiteltiin tahdistetun moduloinnin tekniikka, jossa kytkentätaajuus tahdistetaan vaihtosuuntaajan lähtöjännitteen perustaajuuteen. Tällöin pystytään kumoamaan ja vähentämään PWM-signaalissa esiintyviä harmonisia komponentteja. Kytkentätaajuuden ja perustaajuuden suhdetta kutsutaan pulssisuhteeksi. Tahdistetussa moduloinnissa tarkoituksena on rajoittaa pulssisuhde ennalta määrättyihin vakioarvoihin. Sopivien pulssisuhteiden valitsemiseksi kehitettiin algoritmi ja sitä hyödyntäen tahdistetun moduloinnin tekniikka toteutettiin simulaattoriin. Toteutus todettiin toimivaksi simulointien avulla. Verrattuna alkuperäiseen ohjaustekniikkaan, suuria eroja syntyi käytettäessä pieniä kytkentätaajuuksia. Suurilla kytkentätaajuuksilla taas harmonisten komponenttien vaikutus vähenee ja erot olivatkin pieniä. Pulssisuhteen valinnan algoritmi on kuitenkin hyvin yksinkertainen ja käytännön sovelluskohteita varten siinä on tärkeitä kehityskohtia, joita eriteltiin lopuksi. Työssä onnistuttiin luomaan hyvä pohja tekniikan jatkokehitykselle.

Power inverters are often used to control alternating current motors. Pulse width modulation (PWM) is a common method for controlling these power inverters. The PWM signal produces alternating voltage, but in addition to the operating frequency, harmonic frequencies appear. Harmonic frequencies cause losses in the motor and they can be reduced by increasing the switching frequency of the PWM signal, but then switching losses will increase. In this bachelor's thesis, synchronous pulse width modulation is presented. This is a technique where switching frequency and fundamental frequency of the inverter are synchronized. This reduces harmonic components of the PWM signal. The ratio of the switching frequency and fundamental frequency is defined as a pulse number, and it should be confined to specific numbers. An algorithm was developed to select appropriate pulse numbers and it was used to develop synchronous pulse width modulation in the simulator. Synchronous pulse width modulation works well with the simulator, and this was confirmed with simulations comparing original and new versions. Clear improvements were found, especially with low switching frequencies. With high switching frequencies, harmonic components decrease and therefore performance was similar between original and new versions. The developed algorithm is relatively simple, so more work is needed to make it suitable for practical applications. It has a good basis for further development, and potential improvements are discussed at the end of the thesis.

Description

Supervisor

Turunen, Markus

Thesis advisor

Hinkkanen, Marko

Keywords

PWM, vaihtosuuntaaja, tahdistettu modulointi, sähkömoottorin ohjaus, simulointi

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202501071029

Collections

[kand] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC