طراحی کنترل پیشبین مدل غیرخطی برای کنترل مستقیم سرعت در سیستم راه اندازی موتورهای سنکرون مغناطیس دائم
First Statement of Responsibility
/آریا یونسی
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۳
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
مهندسی برق گرایش الکترونیک قدرت
Date of degree
۱۳۹۴/۰۶/۳۱
Body granting the degree
تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
از آنجا که موتورهای الکتریکی در صنایع مختلف کاربردهای متفاوتی دارند، بنابراین نیاز آنها به یک یا چند سیستم کنترلی مناسب برای رسیدن به اهداف کنترلی موردنظر، ضروری به نظر میصرسد .برای مثال، سیستمصهای راهصاندازی که برای کنترل موقعیت بکار میصروند، همواره نیازمند پاسخ دینامیکی بالا در کنترل سرعت هستند .در همین راستا تاکنون روشصهای کنترلی مختلف برای کنترل موقعیت و سرعت موتورهای سنکرون مغناطیس دائم ارائه شده است .کنترلصکنندهصهای خطی آبشاری از جمله یکی از این روشصهای کنترلی است که دارای ساختار حلقهصای بوده و پهنای باند آن محدود است .این محدودیت به منظور جلوگیری از ایجاد فراجهشصص در پاسخ سیستم است که ناشی از ساختار آبشاری کنترلصکننده است .این ساختار، به ویژه در کاربردهای توان بالا، که فرکانس کلیدزنی پایین است، دینامیک سیستم را پایین میصآورد .کنترلصکنندهصهای پیشرفتهصای نیز مبتنی بر کنترل پیش بین مدل برای بهبود عملکرد کنترلی این ماشینصها طراحی شده است، که پاسخ بسیار مناسبی را در مقایسه با روشصهای معمول دارند .از جمله اشکالات اصلی این روشصها نیز بالا بودن فرکانس کلیدزنی، نیاز آنصها به خطی سازی مدل و همصچنین بالا بودن حجم محاسبات لازم برای بهینهصسازی تابع هدف مشخص شده است .این اشکالات، در برخی موارد پیادهصسازی این روشصها را در عمل غیرممکن میصسازد .افزایش قدرت پردازشگرها حل مسائل بهینه سازی را به صورت غیرخطی ممکن ساخته است .لذا پیشنهاد می-شود از کنترل پیش بین مدل غیرخطی برای داشتن عملکرد کنترلی خوب، در سیستم کنترلی استفاده شود .البته در این صورت حجم محاسبات بسیار بالاتر خواهد رفت .به منظور کاهش حجم این محاسبات، در روش پیشنهادی از یک مدل گسسته زمان متغیر در کنار یک الگوریتم شمارشی برای تحلیل کنترل پیش بین مدل غیر خطی استفاده میصشود .برای بررسی عملکرد روش پیشنهادی در مقایسه با روشصهای پیشین از شبیهصسازی کامپیوتری با نرم افزار MATLAB استفاده شده است .نتایج شبیهصسازی عملکرد بسیار خوب روش پیشنهادی را در ردیابی سرعت مرجع با نوسان کمتر و دینامیک بالاتر نشان میصدهند .همصچنین گشتاور الکترومغناطیسی تولیدی نیز دارای نوسان بسیار اندکی است .به علاوه، در روش پیشنهادی، حجم محاسبات و فرکانس کلیدزنی در مقایسه با روشصهای پیشین بسیار پایین آمده است
Text of Note
In recent years, various variable speed drive techniques and structures have been widely introduced for permanent magnet synchronous motors (PMSMs) drive systems. Among the classical control strategies, field oriented control (FOC) is one of the most effective techniques widely used in industry for speed control of PMSM. However, the main drawback of such linear controller with cascade structure is its limited bandwidth that could lead to large overshoots and ringing. This problem significantly increases the switching frequency. In order to overcome this problem, many modern methods have been have been investigated in the literature. Recently, model predictive control (MPC) has attracted increasing attention in industry. This thesis proposes a novel nonlinear model predictive control (NMPC) scheme for direct speed control of the PMSM to minimize the inverter switching frequency. The proposed NMPC suggests different sampling times in the prediction process to increase the prediction horizon. It also presents an incremental algorithm to reduce the computational time, rendering it suitable for real-time applications.The performance of the proposed NMPC method is compared with an optimum FOC scheme via simulations performed by MATLAB/Simulink software. The results show that the proposed method provides improved speed tracking performance as well as lower electromagnetic torque ripple. In addition, the inverter's average switching frequency with the proposed control approach is almost 90 lower than that with the FOC approach