Predykcyjny algorytm sterowania napędem z silnikiem indukcyjnym zasilanym z 4-tranzystorowego falownika napięcia

• Autorzy: Sobański P. , Orłowska-Kowalska T.

Warianty tytułu

EN

Predictive control algorithm for induction motor drive fed by 4-switch voltage inverter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano predykcyjny algorytm bezpośredniego sterowania strumieniem stojana oraz momentem elektromagnetycznym silnika indukcyjnego zasilanego z 4-tranzystorowego falownika napięcia. Zaproponowana metoda regulacji może być wykorzystana w układach napędowych ze sterowaniem tolerującym uszkodzenia tranzystorów trójfazowego falownika napięcia. Zaletą przedstawionego rozwiązania jest stabilizacja napięć kondensatorów filtru wejściowego falownika napięcia, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej jakości regulacji zmiennych stanu w napędzie. Korzystne właściwości metody wynikają z zastosowanej adaptacji współczynnika wagowego funkcji kosztów sterowania, który reguluje szybkość procesu wyrównywania napięć na kondensatorach. W artykule zdefiniowano sposób strojenia regulatora predykcyjnego oraz zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych potwierdzających skuteczność zaproponowanego rozwiązania.

EN

In this paper a finite-state predictive torque and flux control of an induction motor drive fed by four-switch voltage inverter has been presented. The proposed method is dedicated to fault-tolerant control systems that are capable to operate under transistor faults of a three phase voltage inverter. Thanks to a weighting factor adaptation of a term related to an error between DC-link voltages in a cost function of the predictive algorithm, a high quality drive performance is achieved. In the article a tuning procedure of a predictive controller has been developed and proved by simulations.

Słowa kluczowe

PL

napęd elektryczny 0; silnik indukcyjny; falownik napięcia; sterowanie odporne na uszkodzenia; sterowanie predykcyjne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. Studia i Materiały
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 70, nr 34
• Strony: 59--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sobański P.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław

autor

Orłowska-Kowalska T.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław

Bibliografia

• [1] ALAVI M., WANG D., LUO M., Short-Circuit Fault Diagnosis for Three-Phase Inverters Based on Voltage-Space Patterns, IEEE Trans. on Ind. Electron., 2014, Vol. 6, 5558–5569.
• [2] CORTES P., KAZMIERKOWSKI M.P., KENNEL R.M., QUEVEDO D.E., RODRIGUEZ J., Predictive Control in Power Electronics and Drives, IEEE Trans. on Ind. Electron., 2008, 4312–4324.
• [3] EL BADSI B., BOUZIDI B., MASMOUDI A., DTC Scheme for a Four-Switch Inverter-Fed Induction Motor Emulating the Six-Switch Inverter Operation, IEEE Trans. on Pow. Electron., 2013, Vol. 28, No. 7, 3528–3538.
• [4] FU Jr., LIPO T.A., A Strategy to Isolate the Switching Device Fault of a Current Regulated Motor Drive, Proc. of IEEE Ind. Appl. Soc. Ann. Meet., 1993, Vol. 2, 1015–1020.
• [5] HOLZ J., A The dynamic representation of AC drive systems by complex signal flow graphs, Proc. IEEE Int. Symp. on Ind. Electron., 1994, 1–6.
• [6] HOLZ J., JUNTAO Q., Drift- and parameter-compensated flux estimator for persistent zero-statorfrequency operation of sensorless-controlled induction motors, IEEE Trans. on Ind. Appl., 2003, Vol. 39, No. 4, 1052–1060.
• [7] LEE S.-S., KIM J.-H, HYUN D.-S., Programmable LPF-based stator flux estimator for sensorless induction motor control, IEEE Veh. Pow. and Propuls. Conf., 2012, 104–109.
• [8] LU B., SHARMA S.K., A literature review of IGBT fault diagnostic and protection methods for power inverters, IEEE Trans. on Ind. Appl., 2009, Vol. 45, No. 5, 1770–1777.
• [9] MALINOWSKI M., KAZMIERKOWSKI M.P., TRZYNADLOWSKI A.M., A comparative study of control techniques for PWM rectifiers in AC adjustable speed drives, IEEE Trans. on Pow. Electron., 2003, Vol. 18, No. 6, 1390–1396.
• [10] NACUSSE M.A., ROMERO M., HAIMOVICH H., SERON M.M., DTFC versus MPC for induction motor control reconfiguration after inverter faults, Conf. on Control and Fault-Tolerant Systems, 2010, 759–764.
• [11] NGUYEN T.D., NGUYEN H.M., LEE H.-H, An adaptive carrier-based PWM method for fourswitch three-phase inverter, IEEE Int. Symp. on Ind. Electron., 2009, 1552–1557.
• [12] RODRIGUEZ J., CORTES P., Predictive Control of Power Converters and Electrical Drives, Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaiso Press, Chile, 2012.
• [13] RODRIGUEZ S., CLAUDIO D., THEILLIOL P., VELA L., A New Fault Detection Technique for IGBT Based on Gate Voltage Monitoring, IEEE Electronics Specialists Conf., 2007, 1001–1005.
• [14] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Wpływ uszkodzenia tranzystora IGBT falownika napięcia na przebiegi zmiennych stanu silnika indukcyjnego ze sterowaniem wektorowym, Przegląd Elektrotechniczny, 2013, vol. 89, nr 2b, 162–165.
• [15] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Analiza i diagnostyka uszkodzeń tranzystorów w przekształtniku sieciowym AC/DC, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Nr 69, Seria: Studia i Materiały, 2013, Nr 33, 70–81.
• [16] SOBAŃSKI P., ORŁOWSKA-KOWALSKA T., Low-cost fault-tolerant control scheme for SVM two-level voltage-inverter-fed induction motor drive, Proc. 11th Int. Conf. τDC on Modeling and Simulation of Electric Machines, Converters and Systems, 2014, 561–566.
• [17] SOBANSKI P., ORLOWSKA-KOWALSKA T., Analysis of Space Vector Modulation Technique in Inverter-Fed Fault-Tolerant Induction Motor Drive, Proc. 16th Int. Pow. Electron. and Motion Control Conf., 2014, 1216–1221.
• [18] WELCHKO B.A., LIPO T.A., JAHNS T.M., SCHULZ S.E., Fault Tolerant Three-Phase AC Motor Drive Topologies: A Comparison of Features, Cost, and Limitations, IEEE Trans. Pow. Electron., 2004, Vol. 19, No. 4, 1108–1116.
• [19] YANG S., XIANG D., BRYANT P., RAN L., TAVNER P., Condition monitoring for device reliability in power electronic converters: a review, converters: a review, IEEE Trans. on Power Electronics, 2010, Vol. 25, 2734–2752.
• [20] ZHANG W., HU D., ENJETI P.N., LI H., HAWKE J.T., KRISHNAMOORTHY H.S., Survey on Fault-Tolerant Techniques for Power Electronic Converters, IEEE Trans. on Pow. Electron., 2014, Vol. 29, 6319–6331.