Estratégias preditivas para a mitigação da tensão de modo comum em motor de indução trifásico

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Dias, Sofia Maria Almeida
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28085
Resumo: This document presents a comparison between three different strategies that promote the mitigation of the common mode voltage for the AC-DC-AC converter, also known as back-to-back, based on the use of the Predictive Model Control (MPC) to control the rectifier currents, in addition to controlling the flow and speed of the machine indirectly. This work deals with the development of models for each stage of the AC-DC-AC topology, such as the rectifier, DC-link, inverter, and finally, the induction machine. In addition, it is demonstrated how the predictions of the variables to be controlled were performed using the Euler discretization method, in addition to presenting the complete control for the two converters. Along with the presented models, auxiliary structures such as the Phase Locked Loop (PLL) and the stator flux estimator using the full order observer, were also mentioned. Strategy 1 proposes that the mitigation of the common mode voltage (CMV), be performed directly in the quality function, therefore, initially the selection for the rectifier is performed, and from the its CMV, the vector for the inverter is chosen, capable of controlling the flux, the speed and the CMV. Strategies 2 and 3, on the other hand, propose to carry out a pre-selection of the best possible combinations to reduce/cancel CMV. Strategy 2 uses a single check with all 20 best switching possibilities and only one quality function to be minimized, which takes into account rectifier and inverter control. Strategy 3 also proposes a pre-selection of vectors, however using two quality functions. After selecting the rectifier, the three vectors that promote the null CMV are chosen to be verified for the inverter. Given the above, simulation results were obtained for the three strategies for two scenarios, with and without the zero vectors, and experimental results for the three strategies in the scenario without the zero vectors. For all the mentioned scenarios, the three structures were analyzed in relation to the functioning of the control of the variables, such as current, voltage, stator flux and speed, the processing time, in addition to the Total Harmonic Distortion (THD) of the currents of the converters, and mainly the behavior of the individual CMV of each converter and the general CMV, specific to the AC-DC-AC topology. From the simulation and experimental results, it was possible to identify some discussions of the strategies in the two mentioned scenarios. Regarding the control of the variables and the cancellation of the CMV, the strategies obtained similar results, what differentiates the best one to be used are the processing times between them. Regarding the deployment scenarios, the THD of the converter currents is the main topic taken into account.
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In addition, it is demonstrated how the predictions of the variables to be controlled were performed using the Euler discretization method, in addition to presenting the complete control for the two converters. Along with the presented models, auxiliary structures such as the Phase Locked Loop (PLL) and the stator flux estimator using the full order observer, were also mentioned. Strategy 1 proposes that the mitigation of the common mode voltage (CMV), be performed directly in the quality function, therefore, initially the selection for the rectifier is performed, and from the its CMV, the vector for the inverter is chosen, capable of controlling the flux, the speed and the CMV. Strategies 2 and 3, on the other hand, propose to carry out a pre-selection of the best possible combinations to reduce/cancel CMV. Strategy 2 uses a single check with all 20 best switching possibilities and only one quality function to be minimized, which takes into account rectifier and inverter control. Strategy 3 also proposes a pre-selection of vectors, however using two quality functions. After selecting the rectifier, the three vectors that promote the null CMV are chosen to be verified for the inverter. Given the above, simulation results were obtained for the three strategies for two scenarios, with and without the zero vectors, and experimental results for the three strategies in the scenario without the zero vectors. For all the mentioned scenarios, the three structures were analyzed in relation to the functioning of the control of the variables, such as current, voltage, stator flux and speed, the processing time, in addition to the Total Harmonic Distortion (THD) of the currents of the converters, and mainly the behavior of the individual CMV of each converter and the general CMV, specific to the AC-DC-AC topology. From the simulation and experimental results, it was possible to identify some discussions of the strategies in the two mentioned scenarios. Regarding the control of the variables and the cancellation of the CMV, the strategies obtained similar results, what differentiates the best one to be used are the processing times between them. Regarding the deployment scenarios, the THD of the converter currents is the main topic taken into account.NenhumaNeste documento é apresentado um comparativo entre três estratégias distintas que promovem a mitigação da tensão de modo comum para o conversor CA-CC-CA, mais conhecido tambem como back-to-back, a partir uso do Modelo do Controle Preditivo, do inglês, Model Predictive Control (MPC) para controlar as correntes do retificador, além de controlar o fluxo e o velocidade da máquina indiretamente. É tratado nesse trabalho, o desenvolvimento dos modelos de cada estágio da topologia CA-CC-CA, como o retificador, barramento CC, inversor, e por fim, a máquina de indução. Além disso, é demonstrado como foram realizadas as predições das variáveis a serem controladas a partir do método de discretização de Euler, além de apresentar o controle completo para os dois conversores. Juntamente com os modelos apresentados, estruturas auxiliares como o Phase Locked Loop (PLL) e o estimador de fluxo estatórico utilizando o observador de ordem completa, também foram mencionados. A Estratégia 1 propõe que a mitigação da tensão de modo comum, do inglês, Common Mode Voltage (CMV), seja realizada diretamente na função de qualidade, logo, inicialmente é realizada a seleção para o retificador, e a partir da sua CMV, é escolhido o vetor para o inversor, capaz de controlar o fluxo, a velocidade e a CMV. Já as Estratégias 2 e 3, propõem realizar uma pré-seleção das melhores combinações possíveis para diminuir/anular a CMV. A Estratégia 2 utiliza uma única verificação com todas as 20 melhores possibilidades de chaveamento e apenas uma função de qualidade para ser minimizada, que leva em consideração o controle do retificador e do inversor. A Estratégia 3, também propõe uma pré-seleção dos vetores, porém com a utilização de duas funções de qualidade. Após a seleção do retificador, é realizado a escolha dos três vetores que promovem a CMV nula para serem verificados para o inversor. Dado o exposto, foram obtidos resultados de simulação das três estratégias para dois cenários, com e sem os vetores nulos, e resultados experimentais para as três estratégias no cenário sem os vetores nulos. Para todos os cenários citados, as três estruturas foram analisadas com relação ao funcionamento do controle das variáveis, como corrente, tensão, fluxo estatórico e velocidade, o tempo de processamento, além da Distorção Harmônica Total, do inglês, Total Harmonic Distortion(THD) das correntes dos conversores, e principalmente o comportamento da CMV individual de cada conversor e da CMV geral, específica da topologia CA-CC-CA. A partir dos resultados de simulação e experimentais, foi possível identificar algumas discussões das estratégias nos dois cenários citados. Com relação ao controle das variáveis e a anulação da CMV, as estratégias obtiveram resultados similares, o que diferencia a melhor a ser utilizada são os tempos de processamento entre as elas. Já com relação aos cenários de implantação, a THD das correntes dos conversores, é o tópico principal levado em consideração.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBRocha, Nadyhttp://lattes.cnpq.br/4787268954488040Freitas, Isaac Soares dehttp://lattes.cnpq.br/7545625055421975Dias, Sofia Maria Almeida2023-08-29T11:05:21Z2023-05-272023-08-29T11:05:21Z2023-02-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/28085porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2023-08-30T06:22:24Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/28085Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2023-08-30T06:22:24Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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