Skip to main content
SUPERVISOR
Sayed Morteza Saghaian nejad esfahani
سیدمرتضی سقائیان نژاداصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Iman Shariati
ایمان شرعیاتی وزیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Predictive Control of Surface Type Permanent Magnet Synchronous Motors using Continuous Control Set in Flux Weakening Region
Nowadays, PMSM machines are widely used in different applications. Applications in which the wide operational speed range is necessary such as HEVs and some other industrial usages, flux weakening-based control algorithms must be utilized. On the other hand, using simple PI controllers due to their slow dynamic response, does not guarantee a reliable operation. Therefore, having a fast dynamic response in such systems is of great importance. In order to overcome this problem, using Predictive Control algorithms leads to a faster dynamic response in such systems. Among the different Predictive Control structures, utilizing the continuous control set structure makes the system have the fastest possible dynamic response. Moreover, it lowers the fluctuations in the control variables. Utilization of such control scheme in driving of electrical motors due to the existence of non-linear uncertainties, such as dead time in the converter controlling the motor and inevitable delays due to the processing time, addition of the compensation algorithms to the control scheme is indispensable. In addition operation in whole range of speed requires current reference extraction procedure according to the different circumstances such as speed, maximum allowable voltage and parameters of motor. Among all the methods for producing reference current, proposing a method capable of having an acceptable dynamic response while considering all of the system’s conditions will lead to a superior operation. In this dissertation, in order to accelerate the dynamic response of the current loop, a continuous control set predictive control is utilized. Considering all the eigenvalues of the system, all of the compensation methods are extensively discussed. After that, based on the dynamic model of the SPMSM, the reference currents for different operational regions are extracted. Using this method accelerates the dynamic response of the motor in all of the operational regions. Additionally overmodulation region of converter is considered for full utilizing dc link voltage and extending speed range of operation. In addition, using algorithms for entering into overmodulation in the flux weakening region is another important criterion for enhancing the motor’s operability in the flux weakening region. Finally the proposed method in this thesis is evaluated by simulation and practical implementation. A DSP, namely TMS320F28335, is adopted for implementation of proposed method. Keywords : Permanent magnet synchronous motor, Model base control, Predictive control, flux weakening region.
امروزه استفاده از موتورهای مغناطیس دائم سنکرون در بسیاری از کاربردها گسترش یافته است. استفاده از این موتورها در کاربردهایی مانند خودروهای الکتریکی و برخی از کاربردهای صنعتی که گستره‌ی وسیعی از سرعت مورد نیاز است، مستلزم به کارگیری روش های کنترلی مبتنی بر تضعیف شار است. از طرف دیگر استفاده از کنترل کننده‌های تناسبی-انتگرالی در چنین سیستم‌هایی به دلیل پاسخ دینامیکی ضعیف، به خوبی نمی‌تواند باعث عملکرد بهینه‌ی سیستم شود؛ در نتیجه افزایش پاسخ دینامیکی در چنین سیستم‌هایی حائز اهمیت است. در این میان استفاده از روش‌های کنترل پیش بین می‌تواند باعث بهبود سرعت پاسخ دینامیکی در این سیستم‌ها شود. در بین ساختارهای مختلف کنترل پیش بین، کنترل پپش بین با مجموعه تحریک پیوسته علاوه بر دارا بودن حداکثر سرعت پاسخ دینامیکی، باعث ایجاد کمترین نوسان در متغیرهای کنترلی می‌شود. استفاده چنین ساختاری در کنترل درایو موتورهای الکتریکی، به علت وجود اثرات غیر خطی مانند زمان‌های مرده در مبدل تغذیه کننده‌ی موتور و همچنین تاخیرات ناشی از محاسبات پردازنده به دلیل حجم بالای محاسبات نیازمند روش‌های جبران سازی است. علاوه بر این گسترش عملکرد سیستم درایو به ناحیه‌ی تضعیف شار، نیازمند استخراج مراجع جریان مناسب برای عملکرد بهینه در کل بازه‌ی عملکرد موتور است. استخراج این مراجع جریان باید با توجه به تمام شرایط سیستم، مانند پارامترهای موتور، حداکثر دامنه‌ی ولتاژ قابل دسترسی و در نهایت سرعت موتور صورت گیرد. در این حالت از بین روش‌های تولید مراجع جریان ارائه‌ی روشی که بتواند پاسخ دینامیکی قابل قبولی را با در نظر گرفتن تمام شرایط سیستم داشته باشد می‌تواند به بهبود عملکرد موتور کمک کند. دراین پایان نامه به منظور افزایش سرعت پاسخ دینامیکی حلقه‌ی جریان، از کنترل کننده پیش بین با مجموعه تحریک پیوسته در این حلقه استفاده شده است. دراین حالت با در نظر گرفتن غیر ایده آلی های موجود در سیستم مانند تاخیرات ناشی از محاسبات پردازنده، زمان های مرده و ... روش‌های جبران سازی هرکدام مورد بحث قرار گرفته است. سپس با استفاده از روابط دینامیکی حاکم بر موتور مغناطیس دائم سطحی مراجع جریان برای عملکرد این نوع موتور در نواحی مختلف استخراج گردیده است. استفاده از چنین روشی باعث بهبود هر چه بیشتر پاسخ دینامیکی سیستم در تمام نواحی کار موتور شده است. علاوه بر این پیاده سازی روش های ورود به نواحی فوق مدولاسیون در ناحیه ی تضعیف شار، از دیگر ملزومات عملکرد در ناحیه ی تضعیف شار به منظور گسترش هر چه بیشتر گستره‌ی سرعت عملکرد موتور است. در نهایت به منظور ارزیابی روش پیشنهادی در این پایان نامه، ابتدا با استفاده از شبیه سازی کارایی روش پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روش پیشنهادی به صورت عملی در آزمایشگاه با استفاده از پردازنده TMS320F28335پیاده سازی شده و نتایج عملی ارائه شده است. کلمات کلیدی : موتورهای مغناطیس دائم سنکرون، کنترل مبتنی بر مدل، کنترل پیش بین، ناحیه ی تضعیف شار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی