شماره ركورد
27506
پديد آورنده
مهيار خسروي
عنوان
بهبود عملكرد مبدل چندسطحي ماژولار در كنترل موتور AC سهفاز با روش كنترل پيشبين
مقطع تحصيلي
دكتراي تخصصي
رشته تحصيلي
مهندسي برق - قدرت
سال تحصيل
1395-1401
تاريخ دفاع
1401/06/27
استاد راهنما
دكتر داود عرب خابوري
استاد مشاور
دكتر حسين ايمان عيني
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
در اين رساله كنترلكنندهاي بهبوديافته مبتنيبر رويكرد كنترل پيشبينِ گشتاور براي موتورهاي AC سهفاز (بهطور خاص موتور القاييِ سهفاز) متصلبه مبدل چندسطحيِ مدولار ارائه شده و بهصورت عملي پيادهسازي گرديده است. روش كنترل پيشبينِ گشتاور داراي مزاياي متعددي از جمله سادگيِ طراحيِ كنترلكننده و رفتار ديناميكيِ مناسب ميباشد. با توجه به آنكه مبدل چندسطحيِ مدولار برخلاف ساختار دوسطحيِ مرسوم، داراي ديناميكهاي داخلي نيز ميباشد؛ پيادهسازيِ روشهاي مرسومِ مبتنيبر رويكرد پيشبين براي كنترل موتورهاي سهفاز بر روي اين مبدل، بهسادگي امكانپذير نميباشد. دليل اين امر، پيچيدهشدن مدل مورداستفاده در كنترلكنندهي پيشبين و همچنين تعداد بالاي حالات كليدزنيِ مبدل چندسطحيِ مدولار ميباشد. علاوه بر اين موضوع، در هر كنترلكنندهي طراحيشده براي موتورهاي AC متصل به مبدل چندسطحيِ مدولار، بايد تمهيدي براي رفع چالش اصليِ عملكردي در سرعتهاي پايين، يعني ريپل بالاي ولتاژ خازنهاي شناور انديشيده شود.
براي دستيابي به اهداف مذكور توسط كنترلكنندهي ارائهشده، در ابتدا يك بردار ولتاژ خروجيِ مرجع بر اساس رويكرد ميرانواخت و با هدف كنترل گشتاور و شار تعيين گرديده و سپس، كانديداهاي مجازِ موردبررسي در روش پيشبين به حالات مجاور اين بردار مرجع محدود ميشوند. بدينترتيب، حجم محاسبات بهشدت و بهنحو مؤثري كاهش پيدا ميكند. درادامه و با اجراي الگوريتم پيشبين، علاوهبر كنترل همزمان شار و گشتاور بهوسيلهي حالات مجازِ محدودشده، كنترل جريان گردشي نيز توسط همين مجموعهي حالات در طرح پيشنهادي گنجانده ميشود. بايد توجه شود كه درنظرگرفتن كنترل شار و گشتاور در مرحلهي اول و وارد كردنِ جريان گردشي در مرحلهي دوم كنترلكنندهي پيشنهادي، منجربه سادهسازيِ مدل مورداستفاده نيز خواهد شد. همچنين، محدودسازيِ حالات كليدزنيِ مجاز، فارغ از تعداد سلولها بوده؛ كه اين امر يك مزيت اساسي به حساب ميآيد. ويژگيِ مهم ديگر روش پيشنهادي، امكان تزريق مؤثر جريان گردشيِ فركانس بالا باهدف كاهش ريپل ولتاژ خازنها در سرعتهاي پايين ميباشد. درنهايت، روش پيشنهادي بهصورت عملي بر روي يك مبدل چندسطحيِ مدولار سهفاز پيادهسازي شده و جنبههاي گوناگون عملكردي و مزاياي آن مورد ارزيابي قرار گرفته است.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/09/23
عنوان به انگليسي
Performance Improvement of Modular Multilevel Converters for Control of AC Motors by Predictive Control
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهيار خسروي
چكيده به لاتين
In this thesis, an improved control scheme that is based on the Predictive Torque Control (PTC) approach, is proposed, and experimentally implemented for three-phase induction motors fed by Modular Multilevel Converters (MMC). The PTC scheme exhibits several benefits like easy procedure of controller design, and excellent dynamic response. Unlike two-level inverters, the MMC has also internal dynamics and therefore, implementing the predictive-based approaches for controlling three-phase motors (Predictive Current Control (PCC) and PCC) is not a straightforward task for this topology. In fact, the complicated system model employed in the predictive scheme, and huge number of MMC switching states are the main reasons for the aforementioned issue. On the other hand, any control scheme designed for MMC-fed induction motors, should consider the well-known problem of these drives in low speeds, i.e. the large magnitude of the cell capacitor voltages.
In order to fulfil these control goals by the proposed strategy, an initial output voltage vector reference is firstly determined based on deadbeat approach principles; in order to control the flux and torque of the motor. Next, the admissible candidates that should be evaluated in the predictive scheme cost function, are restricted to the vicinity of this initial voltage vector. In this way, the computational load is significantly and effectively reduced. In the next stage, besides simultaneously controlling the flux and torque by the set of restricted admissible switching states, the circulating current control is also accomplished by the redundant states. It should be noted that considering the control of flux and torque in the first stage, and then adding the circulating current control capability in the second stage, would also simplify the required modelling. On the other hand, restricting the set of admissible vectors is independent of the number of cells, which is an important benefit. Another important feature of the proposed strategy is the capability of injecting high frequency circulating current, in order to effectively reduce the capacitor voltage ripple components at the lower speeds. Finally, the proposed method is experimentally implemented on a three-phase MMC, and its various performance aspects and features are evaluated.
كليدواژه هاي فارسي
مبدل چندسطحي مدولار , كنترل پيشبين گشتاور , جريان گردشي
كليدواژه هاي لاتين
Modular Multilevel Converter , Predictive Torque Control , Circulating current
Author
Mahyar Khosravi
SuperVisor
Dr. Davood Arab Khaburi