Fulltext

Systematic Analysis and Design of Single-Phase Boost PFC Converter for Induction Motor Drive

تحليل وتصميم محول رافع احادي الطور ذو معامل قدرة مصحَح لسواقة المحرك الحثي

Jafar H. Alwash --- Turki K. Hassan --- Raed F. Abbas

Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا
ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 7 Part (A) Engineering Pages: 1776-1796
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Abstract

This paper presents a systematic analysis and design of a single-phase boost power factor correction (PFC) converter supplying an inverter-motor drive system. The PFC converter is a single-stage single-switch boost converter that uses a current shaping technique to reshape the non-sinusoidal input current drawn by the motor-drive system to a near sinusoidal waveform. The resultant is a current input with almost free-harmonics, which comply with the IEC 61000-3-2 limits, and a system operates with near unity power factor. The other function of the boost converter is to provide a regulated DC voltage to the inverter-motor system. The motor drive system incorporates a1-hp induction motor fed by a Pulse Width Modulation (PWM) inverter with open-loop voltage to frequency (v/f) control. This drive system is analyzed as a load across the converter and its equivalent resistance is extracted and used in the PFC controller design. The theoretical and experimental results are compared to validate the analysis.

يقدم هذا البحث تحليل منهجي وتصميم محول رافع احادي الطور ذو تقنية تصحيح معامل القدرة يُجهّزُ نظامَ مكون من عاكس (inverter) ومحرّك حثي. مصحح معاملَ القدرة هو محول رافع ذو مرحلةِ واحدة ومفتاحِ واحد يستخدم تقنية تشكيل التيار ليعيد تشكيل تيار الدخل اللاجيبي المسحوب من قبل نظام العاكسالمحرك الى تيار جيبي تقريبا. باستخدام هذه التقنية سيتم الحصول على تيار دخل خالٍ من التوافقياتِ تقريباً يلتزم بالمواصفات القياسية (IEC 61000-3-2)، بالإضافة الى الحصول على نظام يعمل بمعاملِ قدرة قريب من الواحد. الوظيفة الأخرى للمحول الرافع هي تزويّدَ نظام العاكسالمحرك بفولتية مستمرة (DC) منظمة. يتألف نظام العاكسالمحرك من محرك حثي ثلاثي الطور وعاكس مضمن بطريقة عرض النبضة يعمل بتقنية ثبوت نسبة الفولتية الى نسبة التردد (v/f) باستخدام سيطرة الحلقة المفتوحة. تم تحليل هذا النظام كحمل عبر المحول الرافع وذلك بحساب مقاومته المكافئةِ لكي تستخدم عند تصميمِ جهازِ سيطرة المحول .تم مقارنة النتائج النظرية والتجريبية للتحقق من صحة التحليل.

Keywords

Index Terms—Boost converter --- power factor correction --- induction motor --- equivalent resistance.