Voorspellende regelaars voor directe koppelcontrole van draaiveldmachines

Ondertitel:Predictive controllers for direct torque control of AC machines

Koppelcontrole van elektrische machines vormt de basis van een performante elektrische aandrijflijn. Voor een nauwkeurige, flexibele en efficiënte controle wordt gebruik gemaakt van digitaal gestuurde vermogenselektronische omvormers. Tegenwoordig wordt daarbij meestal een draaiveldmachine (inductiemachine of permanent-magneetbekrachtigde synchrone machine) gevoed door een spanningsinvertor. Bij directe koppelcontrole (Direct Torque Control, DTC) wordt getracht de meest geschikte spanningsvector te selecteren voor de invertor opdat koppel en flux van de motor binnen bepaalde grenzen zouden blijven. Deze, oorspronkelijk analoge, techniek is echter suboptimaal en bij de digitale implementatie kunnen bijkomende problemen ontstaan. In het proefschrift wordt de digitale implementatie van DTC geanalyseerd en een verbeterd bemonsteringsschema voorgesteld. Daarbij wordt DTC beschouwd als een voorspellend statorflux-gebaseerd algoritme met directe controle van de invertorschakeltoestand. Binnen dit kader ligt de weg open naar verbeteringen door gebruik te maken van een modelgebaseerde voorspellende controle (Model Based Predictive Control, MBPC). Daarbij wordt aan een hoge beslissingsfrequentie online en in real-time de optimale schakeltoestand van de omvormer bepaald. In dit werk worden verschillende varianten voor dit type regelaar voorgesteld en geanalyseerd. Door het grote aantal berekeningen en de hoge beslissingsfrequentie is een performante implementatie noodzakelijk. In het proefschrift wordt daarom een realisatie in programmeerbare digitale hardware voorgesteld. Naast de toepassing op spanningsinvertoren met twee spanningsniveaus wordt de MBPC-techniek in het proefschrift ook succesvol aangewend bij omvormers met meerdere uitgangsspanningsniveaus. Specifiek wordt een topologie gebruikt op basis van condensatoren zonder vaste spanningsreferentie, zogenaamde zwevende condensatoren, waarbij de spanning over deze condensatoren geregeld moet worden. In het proefschrift wordt de gecombineerde controle van de uitgangsvariabelen en de interne toestand van de omvormer bestudeerd voor twee toepassingen: stroomcontrole en directe koppelcontrole. Een geschikte afstelling van de controle, de spanningskwaliteit en de praktische implementeerbaarheid staan hierbij centraal.

ISBN:9789085784920

Jaar van publicatie:2012

Toegankelijkheid:Open