توصيفگر ها :
موتور سنكرون مغناطيس دائم , كنترل پيش‌بين مبتني بر مدل , كنترل پيش‌بين مستقل از مدل , درايوهاي الكتريكي , رويتگر غيرخطي اغتشاش , رويتگر حالت توسعه يافته , رويتگر مد لغزشي
چكيده فارسي :
موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم (PMSM) به دليل چگالي توان بالا و عملكرد ديناميكي مطلوب به طور گسترده‌اي در كاربردهاي صنعتي و خودروهاي برقي استفاده شده‌اند. در درايو PMSM جريان استاتور به صورت مستقيم بر رفتار گذرا و حالت دائم سيستم درايو تاثيرگذار است. كنترل پيش‌بين جريان مبتني بر مدل (MPCC)، يك روش كنترلي قدرتمند براي درايو PMSM است كه مزايايي نظير مفاهيم ساده، پاسخ ديناميكي سريع، پياده‌سازي آسان و عملكرد كنترلي مطلوب دارد. با اين حال، MPCC به تغييرات پارامترهاي ماشين حساس است و در صورت عدم تطابق بين پارامترهاي مدل و پارامترهاي واقعي ماشين، كيفيت عملكرد كنترل‌كننده به طرز قابل توجهي كاهش مي‌يابد. كنترل پيش‌بين جريان بصورت مستقل از مدل (MFPCC) بر اساس يك مدل Ultra-local، كه بدون در نظر گرفتن پارامترهاي موتور فقط از ورودي و خروجي سيستم استفاده مي‌كند، براي حل اين مشكل پيشنهاد شده است. از آنجا كه نيازي به پارامترهاي موتور نيست، مقاومت سيستم كنترل (در برابر تغيير پارامترهاي سيستم) بهبود مي‌يابد. با اين حال، ساختار مرسوم MFPCC بر اساس يك مدل Ultra-local از پارامترهاي كنترلي زيادي استفاده مي‌كند كه تنظيم مناسب آنها پيچيده است. علاوه بر اين، عملكرد كنترل‌كننده در فركانس نمونه‌برداري پايين ايده‌آل نيست. در اين پايان‌نامه ساختار بهبود يافته MFPCC بر اساس رويتگر غيرخطي اغتشاش (NDO)، رويتگر حالت توسعه يافته (ESO) و رويتگر مُد لغزشي (SMO) با هدف كاربرد در درايو PMSM پيشنهاد مي‌شود كه وابستگي چنداني به پارامترهاي موتور ندارد، تنظيم ضرايب آن آسان‌تر است، پيچيدگي محاسباتي كمتري دارد و از نظر هارمونيك‌هاي جريان، خطاي ماندگار و بالازدگي ديناميكي عملكرد كنترلي بهتري دارد. همچنين نشان داده مي‌شود كه پياده‌سازي حلقه كنترل سرعت نيز به صورت پيش‌بين مستقل از مدل و پارامترهاي مكانيكي موتور امكان‌پذير است. روش‌هاي پيشنهادي با MPCC و MFPCC مرسوم مقايسه و كارايي آن توسط شبيه‌سازي و نتايج تجربي تأييد مي‌شود.
چكيده انگليسي :
Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs) have been widely used in industrial applications and electric vehicles due to the merits of high power density and good dynamic performance. In PMSM drives, the stator current directly affects the dynamic and steady-state performance of the motor drive system. Model Predictive Current Control (MPCC) is a powerful control approach for PMSM drives that has merits, such as clear concept, fast dynamic response, easy implementation, and good control performance. Besides, MPCC is sensitive to motor parameter drift and if the parameter variations are not considered, the performance of MPCC deteriorates substantially. To solve such a problem, Model-Free Predictive Current Control (MFPCC) based on the Ultra-Local model has been proposed, which uses only the input and output of the controlled system. Since no motor parameters are required, the robustness of the control system (against motor parameter drift) is improved. It is worth mentioning that conventional MFPCC based on the Ultra-Local model suffers from complex tuning work, and the performance may be deteriorated with relatively low sampling frequency. In this thesis, modified MFPCC structure for PMSM drive application based on Nonlinear Disturbance Observer (NDO), Extended State Observer (ESO), and Sliding mode Observer (SMO) is proposed that has low dependence on motor parameters, easy parameter tuning, lower calculation burden, and better dynamic performance in terms of current harmonics, steady-state error, and dynamic overshoot. It is also shown that the implementation of model-free predictive speed control is also possible, and is independent of the mechanical model and parameters of the motor. The proposed methods are compared with MPCC and conventional MFPCC, and their effectiveness is confirmed using simulation and experimental results.
