Chaparro, Roberto Alfredo (2017) Control vectorial de motores síncronos orientado a posicionamiento. / Positioning field oriented control of synchronous motors. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Este trabajo describe la experiencia ganada al implementar la técnica control vectorial para el posicionamiento de un motor síncrono. Para ello se desarrolló en primera instancia la selección de un marco teórico para estudiar este tipo de máquinas. Esto permitió el desarrollo de ecuaciones generales que se pudieron especializar para los distintos tipos de máquinas encontradas en la industria. Lo próximo fue buscar información para la técnica de Control Vectorial. Esto dio lugar a tratar con una parte de la teoría para máquinas eléctricas. El concepto clave fue la transformada de Clarke-Park que permitió pasar variables entre el marco de referencia del estator y el rotor. Usar esta herramienta tuvo como consecuencia la simplificación del modelo elegido y facilitar el trabajo del controlador. Para cerrar esta primera parte se integraron los conceptos haciendo simulaciones para motores síncronos de campo inducido y de imanes permanentes. La segunda parte del proyecto involucró hacer la práctica con lo aprendido. Hubo que implementar distintos equipos y desarrollar software para armar un banco de pruebas con un motor de imánes permanentes. Este último resultó ser un motor de aeromodelismo. Por las características de su construcción resulta que no es un aparato pensado para usarse en control de posición. Sin embargo se investigó la posibilidad de sortear los desafíos que este presentó. Para ese fin se aplicó lo estudiado previamente para Control de Campo Orientado. La información encontrada para el motor fue escasa. Esto dio lugar a un proceso para la identificación de parámetros que culminó con una aproximación de la máquina aun modelo de primer orden. El trabajo continuó con los ensayos para distintos tipos de controladores. Desde el inicio de las pruebas pudo observarse la presencia de perturbaciones en las respuestas. Estas se manifestaban como ciertas posiciones inestables para el rotor. Las distintas configuraciones ensayadas para los lazos convencionales no lograron contrarrestar el fenómeno. Esto llevó a idear una estrategia a partir de lo estudiado anteriormente para el uso de un vector auxiliar. Por último se probó la técnica propuesta y se demostró que el motor puede ser usado en posicionamiento.
Resumen en inglés
This work describes the experience gained using the technique known as Field Oriented Control to drive a Synchronous Motor. For the first stage of the work, there was the selection of a theoretical frame in order to study this kind of machines. This allows for the development of equations that were specialized for the different kinds of motors found in the industry. Next step was to look for information on Vector Control. To do this, there was the need to deal with part of the theory that exists for Electrical Machines. The Clarke-Park transform was the main concept acquired during this time. It made easy the exchange of variables between the reference frames associated with the stator and rotor. This tool also simplified the motor equations and the work of the controller. All this concepts were integrated in simulation of synchronous motors of induced field and permanent magnet types. The second stage of the project get involved with the application of what was learned previously. In order to build a test bench, it was necessary to implement different types of hardware and software. The permanent magnet motor used in the tests is of common trade in the aeromodelling market. It was not thought to be used in positioning control due to the characteristics of its construction. However, this motor offered the opportunity to implement the concepts of Field Oriented Control while trying to overcome the challenges of applying a reference tracking algorithm. Little was known about the electrical and mechanical machine characteristics. This fact gave rise to a process of parameter identfication. Ultimately, this lead to a first order model for the motor. The work continued with the testing for different types of controllers. From the beginning, in the speed tests, it was observed that there was some kind of perturbation acting on the system. This appeared later during the reference tracking tests as unstable positions for the rotor. Several configurations for the conventional type of controllers were used to try to mitigate the phenomena, though without success. This forced the development of a strategy based on the usage of an auxiliary vector. Finally, the proposed technique was used and it's been shown to work. The motor could be used in positioning.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Positioning; Posicionamiento; [Field oriented control; Control vectorial; Synchronous motor; Motor síncrono; Reference tracking; Seguimiento de referencia] |
| Referencias: | [1] P.C. Krause, O. W., Sudho, S. Analysis of Electric Machinery and Drive Systems. 2, 5, 7, 9, 10, 12, 16 [2] Meier, F. Permanent-magnet synchronous machines with non-overlapping concentrated windings for low-speed direct-drive applications., Stockholm 2008. 4, 91 [3] Juha Pyrhonen, V. H., Tapani Jokinen. Design of Rotating Electrical Machines. Wiley, 2008. 5, 9, 12, 26 [4] Borutzky, W. Bond Graph Modelling of Engineering Systems: Theory, Applications and Software Support. Springer, 2011. 16 [5] M., P. Induction motor modelling for vector control purposes, Espoo 2000. 5, 26 [6] Holtz, J. Pulsewidth Modulation for Electronic Power Conversion. Proceedings of the IEEE, 82, 1994. 24, 26 [7] Joohn-Sheok Kim, S.-K. S. A Novel Voltage Modulation Technique of the Space Vector PWM. T. IEE Japan, 116-D, 1996. 26 [8] Balazovic, P. Sensorless PMSM Control for an H-axis Washing Machine Drive. Aplication Note DRM110, Freescale Czech Systems Laboratories, 2010. 26, 31 [9] Mevey, J. R. Sensorless eld oriented control of brushless permanent magnet synchronous motors, 2009. 26 [10] Zambada, J., Deb, D. Sensorless Field Oriented Control of a PMSM. Aplication Note 1078, Microchip Technology Inc., 2010. 26, 63 [11] Brown, W. Sensorless 3-Phase Brushless Motor Control with the PIC16FXXX. Aplication Note 1305, Microchip Technology Inc., 2009. 26, 63 [12] Ametek. Motors / motion control, 2016. URL https://www.ametek.com/ products/businessunits/precisionmotioncontrol. 27 [13] Inc., M. T. 16-bit Digital Signal Controllers (up to 128 KB Flash and 16K SRAM) with Advanced Analog, 2012. 40, 42, 46, 47 [14] Inc., M. T. PICkitTM 3 Programmer/Debugger User's Guide, 2009. 40 [15] Inc., M. T. Section 31. Introduction (Part III), 2007. 46 [16] Inc., M. T. Section 39. Oscillator (Part III), 2010. 40, 47 [17] Inc., M. T. dsPIC30F/33F Programmer's Reference Manual (High-performance Digital Signal Controllers), 2008. 41 [18] International Rectier. HV Floating MOS-Gate Driver ICs. 44 [19] Alibaba. Isc3806-003g-1500bz3-5-24f shaft rotary encoder, 2016. URL https://yings.en.alibaba.com/product/488767129-803701126/ISC3806_ 003G_1500BZ3_5_24F_Shaft_Encoder_rotary_encoder.html. 45 [20] Microchip Technology Inc. Microchip pic24f peripheral library, 2016. URL http: //pat.cybersites.ca/docs/PIC24F/idx.html. 49 [21] Cheles, M. Sensorless Field Oriented Control (FOC) of an AC Induction Motor (ACIM). Aplication Note 1162, Microchip Technology Inc., 2008. 63 [22] Brown, W. Brushless DC Motor Control Made Easy. Aplication Note 857B, Microchip Technology Inc., 2011. 63 |
| Materias: | Ingeniería > Operación y control de máquinas y procesos |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Control de procesos |
| Código ID: | 606 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 15 May 2017 17:23 |
| Última Modificación: | 15 May 2017 17:23 |
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