Título
Evaluación comparativa de estrategias de control predictivo del par para máquinas síncronas de imanes permanentes usando un FPGA
Autor
OMAR SANDRE HERNANDEZ
Colaborador
JOSE DE JESUS RANGEL MAGDALENO (Asesor de tesis)
ROBERTO MORALES CAPORAL (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
This thesis focuses on the finite set model predictive control (MPC) strategies for
the torque control of a permanent magnet synchronous machine (PMSM). MPC is a
well-known modern control technique that is characterized by its ability to control constrained
systems. In the field of power electronics it has recently gained large attention
due to its natural discrete control of the power converters. Particularly, for electrical
drives the application of MPC for the torque control can be divided into two control
principles: the application of a single voltage space vector (VSV) during the whole control
cycle, and the application of one active VSV and one zero VSV in each control
cycle. These two principles can lead to different steady and dynamic performance of the
torque of the machine, which due to the large variation into the experimental setups
used during the development and testing of the predictive schemes, make impossible
to perform a quantitative evaluation of the characteristics obtained for each predictive
scheme.
This thesis addresses this limitation and aims to reduce the gap in quantitative
evaluation between predictive schemes by two main contributions: A method to obtain
the parameters of a PMSM in an off-line mode; and a comprehensive comparison of four
predictive torque control schemes for a PMSM, which are the finite set model predictive
control (FS-MPC), simplified FS-MPC (SFS-MPC), predictive direct torque control
(PDTC), and model predictive torque control (MPTC). The last method is modified to
obtain a simplified MPTC which provides reduced calculations and guarantees optimal
performance of torque control.
El presente trabajo de tesis está centrado en las estrategias de control predictivo
basado en modelo (MPC, del inglés, model predictive control ) de conjunto finito para
el control del par de una maquina síncrona de imanes permanentes (PMSM, del
inglés, permanent magnet synchronous machine). El MPC es una técnica de control
moderna bien conocida que se caracteriza por su capacidad para controlar sistemas
con restricciones. En el campo de la electrónica de potencia, recientemente ha ganado
gran atención debido a su control totalmente discreto de los convertidores de potencia.
Particularmente, para los accionamientos eléctricos, la aplicación del MPC para
el control del par de máquinas eléctricas se puede dividir en dos principios de control:
la aplicación de un vector espacial de voltaje (VSV, del inglés, voltage space vector )
durante todo el ciclo de control, y la aplicación de un VSV activo y un VSV cero en
cada ciclo de control. Estos dos principios pueden conducir a diferentes desempeños en
el estado estable y dinámico del par de la máquina, y debido a la gran variación en
las configuraciones experimentales utilizadas durante el desarrollo y la prueba de los
esquemas predictivos, se vuelve imposible realizar una evaluación cuantitativa de las
características obtenidas para cada esquema predictivo.
El presente trabajo de tesis aborda esta limitación y tiene como objetivo reducir
la brecha en la evaluación cuantitativa entre los esquemas predictivos mediante dos
contribuciones principales: Un método para obtener los parámetros de una PMSM en
un modo fuera de l´ınea; y una comparación exhaustiva de cuatro esquemas de control
predictivo del par para una PMSM, que son el control predictivo basado en modelo
de conjunto finito (FS-MPC, del inglés, finite set model predictive control ), el FS-MPC
simplificado (SFS-MPC, del inglés, simplified FS-MPC), el control predictivo directo
del par (PDTC, del inglés, predictive direct torque control ) y el control predictivo del
par basado en modelo (MPTC, del inglés, model predictive torque control ). El ´ultimo
método se modifica para obtener un MPTC simplificado que proporciona cálculos
reducidos y garantiza un rendimiento óptimo del control del par.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
11 de diciembre de 2017
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Sandre-Hernández O
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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