کنترل محرکه موتور القایی مبتنی بر اینورتر مهار دیودی تو در تو با استفاده از روش پیش ‏بین مبتنی بر مدل با مجموعه کنترلی محدود

در این مقاله یک روش کنترل پیش‌بین مبتنی بر مدل با مجموعه کنترلی محدود برای محرکه الکتریکی مبتنی بر یک اینورتر مهاردیودی تو در تو چهار سطحی (4l-nnpc) ارائه شده است. در کاربرد محرکه الکتریکی و با توجه به سرعت متغیر موتور، کنترل ولتاژ خازن‏های شناور در این مبدل، به ویژه در سرعت پائین (فرکانس خروجی پایین)، به دلیل عدم وجود حالات کلیدزنی کافی، یک مسئله چالش برانگیز است. در روش پیشنهادی این مقاله، اهداف کنترلی مورد نیاز موتور الکتریکی و مبدل 4l-nnpc یعنی کنترل گشتاور، شار و ولتاژ خازن‏های شناور در قالب یک تابع هزینه چند هدفه فرمول‌بندی شده است. یک ضریب وزنی اصلاح شده برای کنترل خازن‏های شناور در تابع هزینه معرفی شده است که امکان کنترل کامل نوسانات ولتاژ خازن‏های شناور به ویژه در عملیات فرکانس پایین و به ازای مقادیر مختلف گشتاور بار را تامین می‏کند. روش کنترل پیشنهادی علاوه بر برآورده کردن اهداف مورد نیاز محرکه الکتریکی، قابلیت کنترل ولتاژ خازن‏های شناور مبدل را در کل محدوده فرکانس خروجی و گشتاور کاری موتور را دارد. عملکرد روش پیشنهادی بر روی یک مبدل 4l-nnpc در کاربرد یک محرکه موتور القائی 1500 اسب بخار، با ولتاژ خط 4160 ولتی در محیط نرم‏افزار matlab/simulink شبیه‏سازی و راستی‏آزمایی شده است.

control of induction motor drive based on nested neutral point clamped inverter using finite control-set model predictive method

this paper presents a finite control set model predictive control for a four-level nested neutral point clamped converter (4l-nnpc) in electric drive application. controlling the voltage of the flying capacitors (fcs) in this converter, especially at low output frequency, is challenging due to the lack of complete switching states to control the fcs voltages. in the proposed method, the main control objectives of the electrical motor and converter, i.e., the control of the torque, flux, and voltage of the fcs, have been formulated. a modified weighting factor for fc voltage objective in the cost function is introduced, which provides the full possibility of controlling voltage fluctuations of fcs, especially in low-frequency operation. the proposed control method, in addition to controlling the electric motor’s required objectives, can control the voltage of the fcs of the converter in the entire operating frequency range. the performance of the proposed method has been simulated and verified on a 4l-nnpc converter using a 1500 hp, 4160 v electric drive in the matlab/simulink software environment.