Přejít k obsahu


Improved stability of DC catenary fed traction drives using two stage predictive control

Citace:
ŠMÍDL, V., JANOUŠ, Š., PEROUTKA, Z. Improved stability of DC catenary fed traction drives using two stage predictive control. IEEE Transactions on industrial electronics, 2015, roč. 62, č. 5, s. 3192-3201. ISSN: 0278-0046
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Improved stability of DC catenary fed traction drives using two stage predictive control
Rok vydání: 2015
Autoři: Doc. Ing. Václav Šmídl Ph.D. , Ing. Štěpán Janouš , Prof. Ing. Zdeněk Peroutka Ph.D. ,
Abstrakt CZ: Řízení hlavního pohonu trakčního vozidla musí zajistit vynikající dynamiku pohonu a současně respektovat vlastnosti stejnosměrné troleje. Konkrétně se jedná o vlivy působící na trolej, jako jsou zkraty, rychlé změny, harmonické frekvence a jiné poruchy z široké škály. Z tohoto důvodu je pohon vybaven vstupním LC filtrem. Tento filtr je navržen jako téměř netlumený pro dosažení maximální účinnosti. Cílem řízení je zajistit aktivní tlumení filtru a současně stabilitu pohonu. Existující řešení aktivního tlumení obvykle snižují dynamické vlastnosti pohonu. V tomto článku se zabýváme aplikací dvoufázového prediktivního řízení na tento problém. Tlumení filtru je řešeno na dlouhém horizontu použitím lineárního řízení. Dynamické vlastnosti pohonu budou řešeny optimalizací na krátkém horizontu pomocí prediktivního řízení s konečným počtem akčních zásahů (FCS-MPC). Tyto dva přístupy mohou být elegantně zkombinovány pomocí aproximativního dynamického programování. Výsledný algoritmus může být interpretován jako standardní FCS-MPC se ztrátovou funkcí navrženou poloautomaticky s využitím modelu systému. Chování navrženého regulátoru bylo ověřeno simulačně na modelu pohonu tramvaje s PMSM a experimentálně na vyvinutém laboratorním prototypu PMSM o jmenovitém výkonu 10.7kW.
Abstrakt EN: Control of the main propulsion drive of a traction vehicle must secure excellent drive dynamics, but it also has to consider properties of the dc catenary. Specifically, the catenary voltage is subject to short circuits, fast changes, harmonics and other disturbances which can vary in a wide range. Therefore, the drive is equipped by the catenary 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 stability of the drive. Existing solutions for active damping usually introduce some drawback in dynamic properties of the drive. In this paper, we study the use of two stage predictive control. Damping of the filter will be solved on a long horizon using linear controller. Dynamic properties of the drive will be guaranteed by optimization on a short horizon using the finite control set model predictive control (FCS-MPC). These two approaches can be elegantly combined via approximate dynamic programming. The resulting algorithm can be interpreted as a standard FCS-MPC with a model-based designed cost function. Performance of the resulting controller was verified in simulations on a prototype of a main PMSM drive of a tram and experimentally on a developed laboratory prototype of 10.7 kW.
Klíčová slova

Zpět

Patička