Modeling, Simulation and Control of Doubly-Fed Induction Machine Controlled by Back-to-Back converter
Aquesta Tesi estudia el control d'un sistema complex, un sistema d'emmagatzement d'energia cinètica, incloent les seves especificacions de control, modelat, disseny de controladors, simulacions, muntatge i validació experimental.<br/><br/>Primerament, s'estudia l'...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2006 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/93260 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/93260 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93260 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | control basat en passivitat gestio energetica convertidors de potencia màquina d'inducció doblament alimentada Simulació, Mètodes de Energia elèctrica -- Producció Energia elèctrica -- Distribució Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil |
| Sumario: | Aquesta Tesi estudia el control d'un sistema complex, un sistema d'emmagatzement d'energia cinètica, incloent les seves especificacions de control, modelat, disseny de controladors, simulacions, muntatge i validació experimental.<br/><br/>Primerament, s'estudia l'interconnexió i control dels sistemes electromecànics. Es presenta el formalisme Hamiltonià (PCHS) en general, i després particularitzant en els sistemes electromecànics, inclòs els sistemes d'estructura variable (VSS).<br/><br/>L'IDA-PBC (Interconnection and damping assignment-passivity based control) és una tècnica de control basat en els PCHS. En aquesta Tesi s'estudien el problemes que apareixen en controlar, per IDA-PBC, sortides de grau relatiu u quan el paràmetres nominals del controlador són incerts. Per evitar-los es proposa introduir una acció integral que pot ésser interpretada dins l'estructura Hamiltoniana.<br/><br/>En aquesta Tesi també es presenten dues modificacions que permeten millorar el rang d'aplicacions de la tècnica IDA-PBC. Primer, es demostra que el fet de descomposar la tècnica de l'IDA-PBC en deformar la funció d'energia i una injecció de fregament, redueix el conjunt de sistemes que es poden estabilitzar mitjançant aquest mètode. Per evitar aquest problema, es proposa fer simultàniament els dos passos donant lloc a l'anomenat SIDA-PBC. Per altre costat, el mètode IDA-PBC requereix el coneixement de la funció energia (o Hamiltonià). Això representa un problema perquè, en general, el punt d'equilibri depèn de paràmetres incerts. En aquest treball es desenvolupa una metodologia per seleccionar l'estructura Hamiltoniana que redueix aquesta dependència dels paràmetres. Aquesta tècnica permet millorar la robustesa dels les sortides d'ordre relatiu superior a u.<br/><br/>El sistema d'emmagatzement d'energia cinètica consisteix en una màquina d'inducció doblament alimentada (DFIM) amb un volant d'inèrcia, controlada pel rotor per un convertidor de potència back-to-back (B2B). L'objectiu és gestionar el flux d'energia entre la DFIM i una càrrega local connectada a la xarxa, commutant entre diferents punts de funcionament. Per això es planteja una gestió de l'energia, basada en la velocitat òptima de la DFIM.<br/><br/>Pel què fa al control de la DFIM, es proposa un nou esquema de control que ofereix importants avantatges, i que és considerablement més senzill que el mètode clàssic, el vector control. Aquest nou controlador permet una fàcil descomposició de les potències activa i reactiva de l'estator, i el seu control a través de les tensions de rotor. Aquest disseny s'obté aplicant el procediment que millora la robustesa de l'IDA-PBC.<br/>S'han estudiat d'altres controladors, com el vector control clàssic. També a partir de la tècnica IDA-PBC, on l'equació en derivades parcials que apareix en aplicar el mètode es pot resoldre fixant l'energia en llaç tancat, i afegint nous termes a la matriu d'interconnexió. Per obtenir un controlador definit globalment s'afegeix un terme de fregament depenent dels estats, que desacobla la part elèctrica i mecànica del sistema. Finalment, també es prova que mitjançant el SIDA-PBC es pot modelar l'energia total (elèctrica i mecànica) de la DFIM. Tots aquest controladors han estat simulats i comparats. El controlador robust IDA-PBC s'ha validat experimentalment amb uns resultats satisfactoris. <br/><br/>A la Tesi també es presenta un controlador que permet el flux bidireccional de potència pel B2B. L'estudi de la dinàmica zero adverteix que les tècniques de control estàndard no garanties en l'estabilitat en ambdós direccions, i per això s'utilitza un controlador IDA-PBC. Pel disseny s'utilitza un model basat en GSSA (generalized state space averaging), on es descomposa i es trunca el sistema per determinades freqüències, i que permet expresar els objectius de control (tensió constant al bus de contínua i factor de potència unitari) com un problema de regulació. Les simulacions i els resultats experimentals validen, tant la llei de control, com les simplificacions efectuades.<br/><br/>Els controladors proposats i validats experimentalment són usats, finalment, per implementar la gestió de potència del sistema d'emmegatzement d'energia cinètica. Els resultats confirmen el bon comportament del sistema i dels controladors IDA-PBC proposats. |
|---|