Predykcyjna regulacja momentu i strumienia silnika indukcyjnego - dobór współczynnika wagowego

• Autorzy: Falkowski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.03.06

Warianty tytułu

EN

Predictive torque and flux control – weighting factor selecting

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono predykcyjną metodę regulacji momentu i strumienia (PTFC). Jej główną wadą jest konieczność doboru wartości współczynnika wagowego występującego w funkcji kosztu J. Wartość współczynnika wagowego decyduje o poziomie tętnień momentu i strumienia oraz średniej częstotliwości łączeń tranzystorów falownika i w obecnym stanie wiedzy jest ona najczęściej dobierana doświadczalnie. W artkule przedstawiono analityczny sposób doboru optymalnej wartości współczynnika wagowego zapewniającego porównywalne tętnienia składowych wektora prądu stojana na podstawie parametrów maszyny i falownika.

EN

These paper presents a predictive torque and flux control method (PTFC). Its main drawback is the need to choose the value of weighting factor in cost function J. The weight factor determines the level of torque and flux ripple and also the value of average switching frequency. In the present state of knowledge value of weighting factor is selected experimentally. The article presents an analytical way of selecting the optimal value of the weight factor providing comparable ripple level of components of the stator current vector based on the parameters of the machine and the inverter.

Słowa kluczowe

PL

FCS-MPC; silnik indukcyjny; DTC; współczynnik wagowy

EN

finite control set model predictive control; FCS-MPC; induction motor; DTC; weighting factor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 3
• Strony: 30--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Falkowski P.

• Politechnika Białostocka, Wydział Elektryczny, Katedra Energoelektroniki i Napędów Elektrycznych ul. Wiejska 45d, 15-351 Białystok

Bibliografia

• [1] Cortes P., Kazmierkowski M. P., Kennel R. M., Quevedo D. E., Rodriguez J.: Predictive control in power electronics and drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 12, 2008, s. 4312 - 4324
• [2] Holtz J., Stadtfeld S.: A predictive controller for the stator current vector of AC-machines fed from a switched voltage source, in Conf. Record IPEC Tokyo 1983, vol. 2, s. 1665-1675
• [3] Kouro S., Perez M. A., Rodriguez J., Llor A. M., Young H. A.: MPC’s Role in the Evolution of Power Electronics, IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 9, no. 4, 2015, s. 8-21.
• [4] Vazquez S., Leon J. I., Franquelo L. G., Rodriguez J., Young H. A., Marquez A., Zanchetta A.: Model Predictive Control: A Review of Its Applications in Power Electronics, IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 8, no. 1, 2014, s. 16-31.
• [5] Antoniewicz P., Kaźmierkowski M. P., Rodriguez J., Cortes P., Sikorski A.: Predictive direct power control algorithm for three phase AC/DC converter, The International Conference on “Computer as a Tool”, EUROCON 2007, Warsaw, Poland, 2007, s. 1530-1534.
• [6] Grodzki R., Sikorski A.: Predictive control of the AC/DC converter, 16th International Power Electronics and Motion Control Conference and Exposition, PEMC 2014, Antalya, Turkey, 2014, s. 131-136.
• [7] Song Z., Tian Y., Chen W., Zou Z., Chen Z.: Predictive Duty Cycle Control of Three-Phase Active-Front-End Rectifiers, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 1, 2016, s. 698–710.
• [8] Zhang Y., Yang H.: Two-Vector-Based Model Predictive Torque Control Without Weighting Factors for Induction Motor Drives, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 2, 2016, s. 1381-1390.
• [9] Grodzki R.: Predykcyjny algorytm sterowania przekształtnikiem zasilającym silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, Przegląd Elektrotechniczny, nr 6, 2014, s. 45-50.
• [10] Vargas R., Cortes P., Ammann U., Rodriguez J., Pontt J.: Predictive control of a three-phase neutral-point-clamped inverter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 5, 2007, s. 2697–2705.
• [11] Rodriguez J., Pontt J., Silva C., Correa P., Lezana P., Cortes P., Ammann U.: Predictive current control of a voltage source inverter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no. 1, 2007, s. 495–503.
• [12] Rodriguez J., Pontt J., Silva C., Cortes P., Rees S., Ammann U.: Predictive direct torque control of an induction machine, 11 th International Power Electronics and Motion Control Conference, Ryga, Łotwa, 2004.
• [13] Vargas R., Ammann U., Rodriguez J., Pontt J.: Predictive Strategy to Control Common-Mode Voltage in Loads Fed by Matrix Converters, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 12, 2008, s. 4372 - 4380.
• [14] Fuentes E. J., Silva C., Quevedo D. E., Silva E. I.: Predictive Speed Control of a Synchronous Permanent Magnet Motor, IEEE International Conference on Industrial Technology, 2009. ICIT 2009.
• [15] Tadra G., Fedyczak Z., Szcześniak P., Model Predictive Control Circuit of theCurrent Source Matrix Converter, Journal of Power and Energy Engineering, 2015, 3, 136-145.
• [16] Godlewska A., Sikorski A.: Predykcyjne sterowanie napięciem wejściowym prądowego przekształtnika AC/DC, Przegląd Elektrotechniczny, nr 5, 2016, s. 167-170.
• [17] Cortes P. Rodriguez J.: Three-phase inverter with output LC filter using predictive control for UPS applications, in Proc. Eur. Conf. Power Electron. Appl., 2007, s. 1–7.
• [18] Antoniewicz K., Jasiński M.: Zastosowanie metody predykcyjnej o ograniczonej liczbie stanów do sterowania 4- gałęziowym równoległym filtrem aktywnym, Przegląd Elektrotechniczny, nr 6, 2017, s. 125-131.
• [19] Rodriguez J., Cortez P.: Predictive control of power converters and electrical drives, J. Wiley & Sons, 2012, Chichester, UK.
• [20] Ruszczyk A., Sikorski A.: Trójfazowy falownik napięcia do zastosowań napędowych z predykcyjnym regulatorem prądu, Przegląd Elektrotechniczny, nr 4, 2008, s. 107-110.
• [21] Falkowski P., Sikorski A.: Wpływ parametrów maszyny indukcyjnej na predykcyjną regulację momentu i strumienia, Przegląd Elektrotechniczny, nr 9, 2013, s. 19-22.
• [22] D. Stando, M. P. Kaźmierkowski, P. Chudzik: Sensorless predictive torque control of induction motor drive operating in wide speed range - Simulation study, PEMC 2014, Antalya, Turkey, 2014, pp. 521-526.
• [23] Wang F., Li S., Mei X., Xie W., Rodrguez J., Kennel R. M.: Model-Based Predictive Direct Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Evaluation of PTC and PCC Methods, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 11, no. 3, 2015, s. 671- 681.
• [24] Davari A.S., Davood A.K., Kennel R.: An Improved FCS–MPC Algorithm for an Induction Motor With an Imposed Optimized Weighting Factor, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 3, 2012, s. 1540-1551.
• [25] Orłowska-Kowalska T.: Bezczujnikowe układy napędowe z silnikami indukcyjnymi, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2003.
• [26] Sikorski A., Korzeniewski M.: Improved Algorithms of Direct Torque Control Method, Automatika, vol. 54, no. 2, 2013, s. 188-198.
• [27] Hoffmann N., Fuchs F.W., Kazmierkowski M.P., Schroder D.: Digital Current Control in a Rotating Reference Frame - Part I: System Modeling and the Discrete Time-Domain Current Controller With Improved Decoupling Capabilities, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 7, 2016, s. 5290-5305.
• [28] Cortes P., Kouro S., Rocca B., Varga R., Rodriguez J., León J.I., Vazquez S., Franquelo L.G.: Guidelines for Weighting Factors Design in Model Predictive Control of Power Converters and Drives, in Proc. IEEE ICIT, 2009, s. 1-7.
• [29] Wang F., Li S., Mei X., Xie W., Rodriguez J., Kennel R.M.: Model-Based Predictive Direct Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Evaluation of PTFC and PCC Methods, IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 11, no. 3, 2015, s. 671-681.
• [30] Rojas C.A., Rodriguez J., Villarroel F., Espinoza J.R., Silva C.A., Trincado M.: Predictive Torque and Flux Control Without Weighting Factors, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 2, 2013, s. 681-690.
• [31] Sikorski A.: Bezpośrednia regulacja momentu i strumienia silnika indukcyjnego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, Białystok, 2009.
• [32] Rodrigez J., Kennel R. M., Espinoza J. R., Trincado M., Silva C. A., Rojas C. A.: High Performance Control Strategies for Electrical Drives: An Experimental Assessment, , IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 59, no. 2, 2012, s. 812- 820.
• [33] Zhang Y., Yang, H., Xia B.: Model Predictive Control of Induction Motor Drives: Torque Control versus Flux Control, IEEE Transactions on Industry Applications, IEEE Early Access Articles, 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).