Optimal Switching Sequence – Model Predictive Flux Control of Three-Level Inverter-Fed Induction Motor Drive

• Autorzy: Stando D. , Kaźmierkowski M. P.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.0183

Warianty tytułu

PL

Sterowanie predykcyjne z optymalną sekwencją łączeń falownika trójpoziomowego zasilającego napęd z silnikiem indukcyjnym klatkowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a novel model predictive torque control scheme for three-level inverter-fed sensorless induction motor drive operated in wide speed region including field weakening. Among the important features of the developed drive are: very high dynamics, constant switching frequency and no need to adjust weighting factors in the cost function. The theoretical principles of the used optimal switching sequence predictive control methods are discussed. The experimental results measured on 50 kW drive validate performances of the proposed predictive control system.

PL

W artykule przedstawiono nowatorski system predykcyjnego sterowania z modelem (ang. Model Predictive Control – MPC) bez-czujnikowym napędem z silnikiem klatkowym zasilanym z falownika trójpoziomowego pracującego w szerokim zakresie prędkości łącznie z osłabianiem strumienia stojana. Do ważnych zalet opracowanego układu sterowania napędu należą: bardzo wysoka dynamika regulacji momentu i strumienia, stała częstotliwość łączeń falownika i brak konieczności doboru współczynników wag w funkcji kosztów sterowania predykcyjnego. Opisano zasady teoretyczne zastosowanej optymalnej sekwencji łączeń w metodzie sterowania predykcyjnego. Przedstawione wyniki eksperymentalne napędu o mocy 50 kW potwierdzają zalety zaproponowanego systemu sterowania predykcyjnego.

Słowa kluczowe

EN

Model predictive control; Induction motor drives; three-level NPC inverter

PL

Sterowanie predykcyjne z modelem; Napędy silników indukcyjnych; falowniki trójpoziomowe NPC

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2018
• Tom: Z. 280
• Strony: 25--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Stando D.

• En-Tran Tech Sp. z o.o., Szachowa 1/853, 04-894 Warsaw, Poland

autor

Kaźmierkowski M. P.

• Electrotechnical Institute, M. Pożaryskiego 28, 04-703 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Rodriguez J. and. Cortes P: "Predictive Control of Power Converters and Electrical Drives", Wiley-IEEE Press, 2012.
• 2. Geyer T. and Quevedo D. E.: "Multistep Finite Control Set Model Predictive Control for Power Electronics", IEEE Trans. Power Electron., vol. 29, no. 12, pp. 6836–6846, Dec. 2014.
• 3. Abu-Rub H., Guzinski J., Krzeminski Z. and Toliyat H. A.: "Speed observer system for advanced sensorless control of induction motor", IEEE Trans. Energy Convers., vol. 18, no. 2, pp. 219–224, Jun. 2003.
• 4. Rodriguez J. et al.: "Predictive Current Control of a Voltage Source Inverter". IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 1, pp. 495–503, Feb. 2007.
• 5. Rojas C. A., Rodriguez J., Villarroel F., Espinoza J. R., Silva C. A., and Trincado M.: "Predictive Torque and Flux Control Without Weighting Factors", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 2, pp. 681–690, Feb. 2013.
• 6. Wang F., Li S.,. Mei X, Xie W., Rodriguez J. and Kennel R. M.: "Model-Based Predictive Direct Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Evaluation of PTC and PCC Methods", IEEE Trans. Ind. Informatics, vol. 11, no. 3, pp. 671–681, Jun. 2015. 38 D. Stando and M.P. Kaźmierkowski
• 7. Davari S. A., Khaburi D. A. and Kennel R.: "An Improved FCS–MPC Algorithm for an Induction Motor With an Imposed Optimized Weighting Factor", IEEE Trans. Power Electron., vol. 27, no. 3, pp. 1540–1551, Mar. 2012.
• 8. Villarroel F., Espinoza J. R., Rojas C. A., Rodriguez J., Rivera M. and. Sbarbaro D: "Multiobjective Switching State Selector for Finite-States Model Predictive Control Based on Fuzzy Decision Making in a Matrix Converter", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 2, pp. 589–599, Feb. 2013.
• 9. Falkowski P.: "Predykcyjne algorytmy sterowania przeksztaltnikiem AC/DC/AC", Bialystok University of Technology, 2013.
• 10. Mamdouh M., Abido M. A. and Hamouz Z.: "Weighting Factor Selection Techniques for Predictive Torque Control of Induction Motor Drives: A Comparison Study", Arab. J. Sci. Eng., vol. 43, no. 2, pp. 433–445, Feb. 2018.
• 11. Vazquez S., Rodriguez J., Rivera M., Franquelo L. G., and Norambuena M.: "Model Predictive Control for Power Converters and Drives: Advances and Trends", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 2, pp. 935–947, Feb. 2017.
• 12. Kazmierkowski M. P. and Tunia H.: "Automatic Control of Converter-Fed Drives", ELSEVIER, 1994.
• 13. Stando D., Chudzik P., A. Moradewicz, R. Miśkiewicz: „Sterowanie predykcyjne z modelem silnika indukcyjnego zasilanego z falownika napięcia”, Przegląd Elektrotechniczny, no. 11, 96-99, 2014. DOI:10.12915/pe.2014.11.27