Přejít k obsahu


Extending horizon of finite control set MPC of PMSM drive with input LC filter using LQ lookahead

Citace:
ŠMÍDL, V., JANOUŠ, Š., PEROUTKA, Z. Extending horizon of finite control set MPC of PMSM drive with input LC filter using LQ lookahead. In Proceedings of IECON 2014 : 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Piscataway: IEEE, 2014. s. 581-586. ISBN: 978-1-4799-4033-2 , ISSN: 1553-572X
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Extending horizon of finite control set MPC of PMSM drive with input LC filter using LQ lookahead
Rok vydání: 2014
Místo konání: Piscataway
Název zdroje: IEEE
Autoři: Doc. Ing. Václav Šmídl Ph.D. , Ing. Štěpán Janouš , Prof. Ing. Zdeněk Peroutka Ph.D. ,
Abstrakt CZ: Finite control set model predictive control (FS-MPC) je velmi efektivní metoda regulace pohonů s PMSM. FCS-MPC je velmi flexibilní nástroj, kde optimálního regulačního zásahu je dosaženo minimalizací zvolené ztrátové funkce. Návrh vhodné ztrátové funkce může představovat velmi složitý problém, obzvlášť v případech, kde optimální regulační zásah je viditelný pouze na delším predikčním horizontu. Příkladem může být hlavní trakční pohon vozidla napájeného ze stejnosměrného trolejového vedení, kde napětí na troleji podléhá velmi rychle výrazným změnám v širokém rozsahu. Proto je pohon vybaven vstupním LC filtrem, který představuje téměř netlumený obvod, pro dosažení maximální účinnosti. Řídicí algoritmus musí Být schopný aktivně tlumit filtr a zajistit tak stabilitu celého pohonu. Z FCS-MPC je možné tento problém řešit vložením členu aktivního tlumení do ztrátové funkce, avšak je velmi obtížné odhadnout jeho chování. V této práci uvažujeme rozklad tohoto problému na 2 části řízení LC filtru a řízení pohonu s PMSM samostatně. Jak je v této práci ukázáno, Výsledný regulátor může být elegantně zkombinován s využitím Bellemanova principu optimality. Výsledný regulátor je velmi jednoduchý a snadno implementovatelný. Teoretické předpoklady jsou simulovány a experimentálně ověřeny na testovacím pohonu o výkonu 10.7 kW.
Abstrakt EN: Finite control set model predictive control (FS-MPC) has been shown to be a very effective approach to control of PMSM drives. FS-MPC is a very flexible tool since it can evaluate an arbitrary loss function. However, design of the appropriate loss function for the problem can be a challenge especially when the design input is visible only on the long horizon. An example where this problem becomes apparent is the main propulsion drive of a traction vehicle fed from a dc catenary. Specifically, the catenary voltage is subject to short circuits, fast changes, harmonics and other disturbances which can vary in very wide range. Therefore, the drive is equipped with the trolley-wire input LC filter. The filter is almost undamped by design in order to achieve maximum efficiency and the control strategy needs to secure active damping of the filter to guarantee the drive stability. While it is possible to introduce active damping terms to the loss function, it is hard to predict its properties. In this paper, we consider decomposition of the problem to control of the LC filter and PMSM drive. We show that the resulting controllers can be elegantly combined using Bellman's principle of optimality. The resulting controller is easy to design and its performance is demonstrated in simulation and experiments on 10.7 kW drive.
Klíčová slova

Zpět

Patička