Control MTPA directo de voltaje adaptativo sin sensor basado en estimación multiparamétrica para IPMSM utilizando lógica difusa MRAS
Autores: Elhaj, Alaref; Alzayed, Mohamad; Chaoui, Hicham
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una estrategia de control adaptativo sin sensor basada en estimación de parámetros para el máximo par por ampere (MTPA) de voltaje directo en máquinas síncronas de imán permanente de interior (IPMSMs). En el control de voltaje directo, los parámetros eléctricos del motor, la velocidad y la posición del rotor son de gran importancia. Por lo tanto, cualquier desajuste en estos parámetros o la falta de adquisición de información precisa sobre la velocidad o la posición conduce a una desviación significativa en la trayectoria MTPA, causando un alto consumo de corriente y, por ende, afectando el rendimiento de todo el sistema de control. Ante este problema, se introduce un sistema adaptativo de referencia en cascada basado en control de lógica difusa (FLC-MRAS) para mitigar el efecto de la variación de parámetros en el seguimiento de la trayectoria MTPA y proporcionar información precisa sobre la velocidad y posición del rotor. El esquema en cascada consiste en dos FLC-MRAS paralelos para la estimación de velocidad y multiparámetros. El primer MRAS se utiliza para estimar la velocidad del motor y la posición del rotor para lograr un control robusto sin sensor. Sin embargo, el estimador de velocidad depende en gran medida de los parámetros del motor que varían con el tiempo. Por lo tanto, el segundo MRAS está diseñado para identificar la inductancia cuadrática y el flujo del imán permanente y actualizar continuamente tanto el estimador de velocidad como el esquema de control con los valores identificados para asegurar una estimación precisa de la velocidad y un seguimiento en tiempo real de la trayectoria MTPA. A diferencia del MRAS convencional, que utiliza controladores proporcionales-integrales lineales (PI-MRAS), se adopta un FLC para reemplazar los controladores PI, asegurando una alta precisión en la estimación y mejorando la robustez del sistema de control ante cambios repentinos en las condiciones de trabajo. La efectividad del esquema propuesto se evalúa bajo diferentes condiciones de velocidad y par. Además, se investiga extensamente una comparación con el PI-MRAS convencional para resaltar la superioridad del esquema propuesto. Los resultados de la evaluación y nuestra evaluación cuantitativa muestran la capacidad de la estrategia diseñada para lograr una alta precisión en la estimación, menos oscilación y una tasa de convergencia más rápida bajo diferentes condiciones de trabajo. La evaluación cuantitativa revela que el FLC-MRAS puede mejorar la precisión de la estimación de la velocidad, el flujo del imán permanente y la inductancia cuadrática en un 19%, 55.8% y 44.55%, respectivamente.
Descripción
Este documento presenta una estrategia de control adaptativo sin sensor basada en estimación de parámetros para el máximo par por ampere (MTPA) de voltaje directo en máquinas síncronas de imán permanente de interior (IPMSMs). En el control de voltaje directo, los parámetros eléctricos del motor, la velocidad y la posición del rotor son de gran importancia. Por lo tanto, cualquier desajuste en estos parámetros o la falta de adquisición de información precisa sobre la velocidad o la posición conduce a una desviación significativa en la trayectoria MTPA, causando un alto consumo de corriente y, por ende, afectando el rendimiento de todo el sistema de control. Ante este problema, se introduce un sistema adaptativo de referencia en cascada basado en control de lógica difusa (FLC-MRAS) para mitigar el efecto de la variación de parámetros en el seguimiento de la trayectoria MTPA y proporcionar información precisa sobre la velocidad y posición del rotor. El esquema en cascada consiste en dos FLC-MRAS paralelos para la estimación de velocidad y multiparámetros. El primer MRAS se utiliza para estimar la velocidad del motor y la posición del rotor para lograr un control robusto sin sensor. Sin embargo, el estimador de velocidad depende en gran medida de los parámetros del motor que varían con el tiempo. Por lo tanto, el segundo MRAS está diseñado para identificar la inductancia cuadrática y el flujo del imán permanente y actualizar continuamente tanto el estimador de velocidad como el esquema de control con los valores identificados para asegurar una estimación precisa de la velocidad y un seguimiento en tiempo real de la trayectoria MTPA. A diferencia del MRAS convencional, que utiliza controladores proporcionales-integrales lineales (PI-MRAS), se adopta un FLC para reemplazar los controladores PI, asegurando una alta precisión en la estimación y mejorando la robustez del sistema de control ante cambios repentinos en las condiciones de trabajo. La efectividad del esquema propuesto se evalúa bajo diferentes condiciones de velocidad y par. Además, se investiga extensamente una comparación con el PI-MRAS convencional para resaltar la superioridad del esquema propuesto. Los resultados de la evaluación y nuestra evaluación cuantitativa muestran la capacidad de la estrategia diseñada para lograr una alta precisión en la estimación, menos oscilación y una tasa de convergencia más rápida bajo diferentes condiciones de trabajo. La evaluación cuantitativa revela que el FLC-MRAS puede mejorar la precisión de la estimación de la velocidad, el flujo del imán permanente y la inductancia cuadrática en un 19%, 55.8% y 44.55%, respectivamente.