17919

17919

كنترل پيش‌بين موتور سنكرون آهنرباي دائم تغذيه شده با مبدل ماتريسي

دكتري

قدرت

تير 1396

دكتر داود عرب خابوري

دكتر سيد عليرضا داوري

برق

در اين رساله روش پيش‌بين براي كنترل سيستم محركه يك موتور سنكرون آهنرباي دائم تغذيه شده با مبدل ماتريسي معرفي و مورد پياده‌سازي عملي قرار مي‌گيرد. با توجه به اين كه براي كنترل سيستم‌هاي محركه متغيرهاي مختلفي را مي‌توان تحت كنترل قرار داد، الگوريتم كنترل پيش‌بين متداول و معادلات لازم آن براي دو روش كنترل پيش‌بين جريان و كنترل پيش‌بين گشتاور معرفي مي‌شود. از طرفي از آن‌ جايي كه مبدل ماتريسي قابليت كنترل ضريب توان ورودي را نيز دارد، متغير ديگري در الگوريتم كنترل پيش‌بين به منظور كنترل ضريب توان ورودي در نظر گرفته مي‌شود. از طرفي در روش‌هاي پيش‌بين متداولي كه تا كنون براي كنترل مبدل‌هاي ماتريسي معرفي شده است تمام متغيرهاي تحت كنترل براي تمام حالت‌هاي معتبر كليدزني مبدل پيش‌بيني مي‌شوند و با توجه به اين كه مبدل ماتريسي شامل 27 حالت معتبر كليدزني است، بررسي تمام حالت‌ها به محاسبات زيادي نياز دارد و بنابراين زمان نمونه‌برداري بايد به اندازه كافي بزرگ در نظر گرفته شود تا زمان لازم براي اجراي الگوريتم فراهم گردد. ولي از آنجا كه روش كنترل پيش‌بين فاقد مدولاتور است، براي رسيدن به عملكردي مشابه با روش‌هايي كه در آن‌ها از مدولاتور استفاده مي‌شود، در روش پيش‌بين بايد از زمان نمونه‌برداري كوچكتري استفاده شود و بنابراين انتخاب زمان نمونه‌برداري بزرگ عملكرد سيستم را تحت تاثير قرار مي‌دهد. پس بايد از پردازنده‌هاي قدرتمندتري استفاده شود تا بتواند محاسبات لازم را در مدت زمان كمتري انجام دهد. ولي، پردازنده‌ قوي‌تر هزينه پياده‌سازي را بالا مي‌برد و بنابراين استفاده صنعتي و تجاري از آن را با محدوديت مواجه مي‌كند. به همين دليل در اين رساله روش‌هاي نويني معرفي مي‌شود كه محاسبات لازم و در نتيجه زمان اجراي الگوريتم پيش‌بين براي مبدل ماتريسي را به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌دهند. به منظور اعتبار سنجي و مقايسه عملكرد روش‌هاي معرفي شده در اين رساله، همه اين روش‌ها بر روي يك مجموعه آزمايشگاهي يكسان پياده سازي مي‌شوند و نتايج حاصل از آن‌ها مورد ارزيابي و مقايسه قرار مي‌گيرند. از جهتي ديگر، روش كنترل پيش‌بين از مدل رياضي سيستم براي پيش‌بيني رفتار متغيرهاي تحت كنترل استفاده مي‌كند و در صورت عدم تطابق پارامترهاي اين مدل با پارامترهاي واقعي سيستم، عملكرد سيستم تحت تاثير قرار مي‌گيرد. در اين رساله روش ساده و نويني ارائه مي‌شود كه بدون آن‌ كه محاسبات زيادي به الگوريتم كنترل پيش‌بين تحميل كند، عملكرد الگوريتم پيش‌بين را در صورت عدم تطابق پارامترها بهبود مي‌بخشد. جهت تاييد عملكرد اين روش نيز نتايج حاصل از پياده‌سازي آن بر روي يك مجموعه آزمايشگاهي ارائه و با نتايج روش متداول كنترل پيش‌بين مقايسه مي‌شود.

1396/07/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Matrix Converters are emerging as an attractive alternatives for voltage source inverters due to their advantages such as the absence of DC link capacitor which makes their design more compact and increase the reliability, bidirectional power flow, sinusoidal input/output current and with controllable input power factor. On the other hand, predictive control has been attracting growing interests in recent years because its concept and implementation are very intuitive and straightforward and the system constraints and nonlinearities can be simply involved in the control technique. However, the use of predictive control for matrix converters is computationally expensive because of the high numbers of the possible switching states of these converters. Since there is no modulation stage in predictive control its switching frequency is variable and to reach the similar performance of the modulation based control methods, a shorter control interval is needed. But, the high computational efforts of the predictive control id an obstacle for reducing the control time interval. Hence, the real time implementation of the predictive control requires powerful hardware which limits its industrial applications In this dissertation the predictive control is implemented for a permanent magnet synchronous motor drive fed by a matrix converter. Since in a drive system different variables can be controlled, two conventional predictive control algorithms including predictive current control and predictive torque control are introduced and their experimental results are presented for comparison. Then, different strategies are proposed to reduce calculations in predictive control and their experimental results are presented to verify the validity of the proposed methods. Furthermore, since the predictive control directly uses the system model to predict the behavior of the control objectives, the model parameter mismatch with their actual values results in inaccurate prediction and affects the performance of the algorithm. In this dissertation a simple and novel method is proposed to improve the performance if the predictive algorithm at the presence of parameter mismatch, without imposing high calculations.