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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2017.tde-24042017-104320
Document
Author
Full name
Allan Gregori de Castro
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2017
Supervisor
Committee
Monteiro, José Roberto Boffino de Almeida (President)
Castoldi, Marcelo Favoretto
Teixeira, Julio Carlos
Title in Portuguese
Controle preditivo Finite Control-Set aplicado à máquina síncrona com ímã permanente no rotor
Keywords in Portuguese
Controle preditivo Finite Control-Set
Controle vetorial
Máquina síncrona com ímã permanente
Abstract in Portuguese
Ondulações de torque devido à comutação de fases é apontada como a principal desvantagem do método de controle 6 pulsos convencional do motor síncrono de ímã permanente no rotor com força contra-eletromotriz trapezoidal. Para reduzir essas ondulações, diferentes estratégias de controle vetorial dessa máquina são apresentadas na literatura. Nesse trabalho é proposto e analisado o controle vetorial dessa máquina utilizando uma malha de controle de corrente baseada no Finite Control-Set Model-based Predictive Control (FCS-MPC). Como resultado, a estrutura de controle vetorial proposta é capaz de reduzir as ondulações de torque de comutação e também aquelas provenientes de imperfeições da força contraeletromotriz trapezoidal. Esse resultado é atingido sem a alteração da estrutura do conversor, adição de circuito ou alteração na tensão de barramento. Em termos de desempenho dinâmico, são demonstradas a rápida dinâmica de torque sem necessidade de sintonia ou projeto de ganhos de controlador e dinâmica desacoplada das variáveis de controle sem necessidade de cálculo de termos de desacoplamento. Esses resultados apontam vantagens sobre recentes propostas na literatura baseada em controladores lineares. Também é implementado uma estratégia de melhoria de desempenho do FCS-MPC baseado na inclusão do conceito de ciclo de trabalho. Essa abordagem permite reduzir significativamente, em baixa velocidade, a banda de ondulação da corrente de estator e torque da máquina, demonstrando uma melhoria em relação ao FCS-MPC sem ciclo de trabalho.
Title in English
Finite Control-Set predictive control of permanent magnet synchronous machine
Keywords in English
Finite Control-Set predictive control
Permanent magnet synchronous machine
Vector control
Abstract in English
Torque ripples due to phase commutation are pointed to the main drawback of 120 degree 6 step control of synchronous motor with trapezoidal back electromotive force (back EMF). To reduce these ondulations, different vector control strategies are presented in the literature. This study proposes and analyzes the application of the Finite Control-Set Model-based Predictive Control in the current loop of vector control strategy of permanent magnet synchronous motor with trapezoidal back EMF. As a result, the control structure reduces the torque ripple comming from phase commutation and back EMF shape imperfections. This result is achieved without changing the converter topology, the DC link voltage or including aditional circuit. Concerning to dynamic response, the proposed control strategy offers fast torque dynamics without gain tunning needed and decoupled dynamic of variable control. Furthermore, it is implemented an improvement approach to FCS-MPC based on duty-cycle concept. This strategy reduces significantly the torque ripple in low speed range, demonstrating an advance over conventional FCS-MPC.
 
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Allan.pdf (6.17 Mbytes)
Publishing Date
2017-05-04
 
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