عنوان پایان‌نامه
کنترل مدل پیش بین محرکه ولتاژ متوسط موتور القایی با استفاده از اینورتر سه سطحی ANPC با هدف متعادل سازی تلفات کلیدها
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق -قدرت
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3192;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81155;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3192;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81155
- تاریخ دفاع
- ۱۹ تیر ۱۳۹۶
- دانشجو
- محمدرضا نیک زاد
- استاد راهنما
- بهزاد آسایی
- چکیده
- در این رساله راهکاری جامع به منظور کنترل موتور القایی با استفاده از مبدل سه سطحی ANPC ارائه شده است. یکی از متداول ترین ساختارهای اینورتر در سطوح توان بالا و ولتاژ متوسط، ساختار کلامپ دیودی یا همان NPC است. علیرغم مزایای این نوع اینورتر، عدم توزیع غیر یکنواخت تلفات بین کلیدها عیب عمده این مبدل محسوب می شود. بدین منظور جهت توزیع یکنواخت تلفات، با توجه به محدودیت سخت افزاری، تنها راهکار اصلی ارائه شده توسعه ساختار این مبدل به مبدل کلامپ دیودی فعال (ANPC) است. در روش ارائه شده در این رساله، با استفاده از تلفات محاسبه شده هر کدام از کلیدها در ابتدای هر دوره کنترلی و همچنین استفاده از جدول کموتاسیون جدید هدف بر آن است تا از بین انتخاب های موجود استرس کلیدزنی بر روی کلیدهای با تلفات کمتر قرار گیرد. بنابراین با توزیع مناسب تلفات کلیدزنی می توان کل تلفات را بین کلیدها بصورت نسبتا یکنواخت توزیع کرد. از مزیت های الگوریتم توزیع تلفات پیشنهادی می توان به سادگی، تعداد محاسبات کم، دقت نسبتا بالا، عدم وابستگی به سیستم کنترل بالادستی اشاره کرد. در ادامه به منظور ارائه روش کنترل حرکت، روش جدیدی بر پایه کنترل مستقیم گشتاور ارائه می گردد. در روش پیشنهادی در این رساله با استفاده از شیوه ای جدید، یک بردار فعال مناسب جهت کاهش ریپل شار و گشتاور در هر سیکل کنترلی انتخاب می شود. سپس روش مدل پیش بین به کار گرفته ¬شده تا بتوان سیکل وظیفه بهینه را به منظور کاهش همزمان شار و گشتاور انتخاب نمود. روش پیشنهادی ابتدا برای سیستم محرکه با اینورتر دوسطحی ارائه شده و سپس به محرکه های با اینورتر سه سطحی (ANPC) توسعه داده می شود. در انتها نتایج شبیه سازی و پیاده سازی عملی به منظور نشان داده عملکرد مناسب روش های پیشنهادی ارائه می گردد. نتایج شبیه سازی و پیاده سازی عملی روش جدید بیانگر ریپل پائین شار و گشتاور موتور در سیستم محرکه بوده و مشاهده می شود که می توان با استفاده از پیاده سازی الگوریتم پیشنهادی، توزیع تلفات کلیدزنی، تلفات کل کلیدها و دما را بطور نسبتاً یکنواخت بین کلیدها توزیع نمود.
- Abstract
- In this thesis, a novel methodology is presented to control induction motor drives with three-level active neutral-point clamped (3L-ANPC) inverter. Todays, neutral-point clamped (NPC) inverter has become a popular topology for high power and medium voltage (MV) motor drives. However, in this topology, the losses cannot be distributed equally among the semiconductors due to the limited number of the switching states. Accordingly, ANPC topology has been introduced to overcome this drawback. In the first part, according to the calculated loss of the semiconductors, a simple control scheme is presented to equally distribute the losses among the inverter switches. In the presented method, by using an extracted commutation table, the switching loss stresses are put over the switch with lowest loss. In order to control the motor drive, duty cycle control (DCC) is known as an effective approach to reduce the torque ripple in classical direct torque control. In this method, torque ripple reduction is achieved by adjusting the duty ratio of the applied voltage vector. However, the prior duty cycle control methods have two major drawbacks. First problem is that the appropriate voltage vector may not be applied under some operating points. Second, these methods mostly concentrate on the torque ripple reduction and there is no accurate control over the stator flux ripple. In this thesis, a sort of modified duty cycle method is proposed to control torque and flux simultaneously. In the proposed method, firstly, a new approach is introduced to select the appropriate active voltage vector. Then by inserting the zero voltage vector along with the selected one, a finite set of new candidate voltage vectors with different duty ratios are synthesized. Finally, the model predictive control method is employed to select the appropriate voltage vector among the candidate ones in order to reduce the torque and flux errors. Finally, the proposed method is first presented for two-level voltage source inverter and then developed for 3L-ANPC. Simulation and experimental studies are done to show the good performance of the proposed method. As a result, low torque and flux ripples are achieved in the drive system. Furthermore, the loss and temperature are almost distributed equally among the semiconductors.
