Estrategia Avanzada de Control Predictivo de Velocidad para Motores de Reluctancia Sincrónica No Lineales
Autores: Farhan, Ahmed; Abdelrahem, Mohamed; Hackl, Christoph M.; Kennel, Ralph; Shaltout, Adel; Saleh, Amr
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Para obtener una respuesta dinámica rápida, alto rendimiento y buena capacidad de seguimiento, se han aplicado varias estrategias de control a los motores de reluctancia sincrónica (SynRMs). En este artículo, se propone y simula una estrategia avanzada no lineal de control predictivo de velocidad (SPC) basada en el control predictivo de conjunto de control finito (FCS-MPC) para SynRMs no lineales. La SPC supera la limitación de la estructura de control en cascada del control vectorial común al emplear una nueva estrategia que considera todas las variables eléctricas y mecánicas en una única ley de control a través de una nueva función de costo para obtener las señales de conmutación para el convertidor de potencia. Los mapas de flujo del SynRM se conocen a partir del análisis del método de elementos finitos (FEM) para tener en cuenta el efecto de la no linealidad de la máquina. Para aclarar las características de la estrategia propuesta, se presenta una comparación funcional y cualitativa entre la SPC propuesta, el control orientado al campo (FOC) con un esquema anti-saturación y el control predictivo de corriente (CPC) con un lazo de control de velocidad PI externo. Para simplificar, se realiza una optimización por enjambre de partículas (PSO) para ajustar todos los parámetros desconocidos de las estrategias de control. Las características de la comparación incluyen el diseño del controlador, comportamientos dinámicos y en estado estacionario. Se presentan resultados de simulación para investigar los beneficios y limitaciones de las tres estrategias de control. Finalmente, la SPC, FOC y CPC propuestas tienen sus propios méritos, y todos los métodos cumplen con los requisitos de accionamientos avanzados de alto rendimiento.
Descripción
Para obtener una respuesta dinámica rápida, alto rendimiento y buena capacidad de seguimiento, se han aplicado varias estrategias de control a los motores de reluctancia sincrónica (SynRMs). En este artículo, se propone y simula una estrategia avanzada no lineal de control predictivo de velocidad (SPC) basada en el control predictivo de conjunto de control finito (FCS-MPC) para SynRMs no lineales. La SPC supera la limitación de la estructura de control en cascada del control vectorial común al emplear una nueva estrategia que considera todas las variables eléctricas y mecánicas en una única ley de control a través de una nueva función de costo para obtener las señales de conmutación para el convertidor de potencia. Los mapas de flujo del SynRM se conocen a partir del análisis del método de elementos finitos (FEM) para tener en cuenta el efecto de la no linealidad de la máquina. Para aclarar las características de la estrategia propuesta, se presenta una comparación funcional y cualitativa entre la SPC propuesta, el control orientado al campo (FOC) con un esquema anti-saturación y el control predictivo de corriente (CPC) con un lazo de control de velocidad PI externo. Para simplificar, se realiza una optimización por enjambre de partículas (PSO) para ajustar todos los parámetros desconocidos de las estrategias de control. Las características de la comparación incluyen el diseño del controlador, comportamientos dinámicos y en estado estacionario. Se presentan resultados de simulación para investigar los beneficios y limitaciones de las tres estrategias de control. Finalmente, la SPC, FOC y CPC propuestas tienen sus propios méritos, y todos los métodos cumplen con los requisitos de accionamientos avanzados de alto rendimiento.