AN2388 datasheet(2/54 Pages) STMICROELECTRONICS

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AN2388

2/54

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Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1

AC induction motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.1

Stator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.2

Rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2

Three-phase induction motor and classical AC drives . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Vector control of AC induction machines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2

Theory on vector control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2.1

Space vector definition and projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.2

The (a,b,c)(

α,β) projection (Clark transformation) . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2.3

The (

α,β)(d,q) projection (Park transformation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.4

The (d,q)(

α,β) projection (inverse Park transformation) . . . . . . . . . . . . . 13

2.3

Block diagram of the vector control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.4

The current model (rotor flux estimator) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.5

Space vector modulation (SVPWM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Hardware design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.1

System configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2

MDK-ST10 control board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3

Three-phase high voltage power stage (powerBD-1000) . . . . . . . . . . . . . 23

3.3.1

Power stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3.2

Auxiliary supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.4

Gate driver board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.5

Current sensing board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.6

The 3-phase AC induction motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Software design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2

Software organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.3

Software variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.4

Base values and PU model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.4.1

Magnetizing current

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

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