Controle sem sensores mecânicos para gerador síncrono a ímã permanente
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2015 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3693 |
Resumo: | This Thesis proposes sensorless vector control schemes that combine designed observers in the discrete-time domain to estimate the rotor position and speed for a permanent magnet synchronous generator of non-salient poles. Two control schemes are proposed. The first scheme is based on a discrete sliding mode current observer in series with an adaptive electromotive force observer. Then, the sliding conditions that assure the sliding motion around the sliding surface are derived to ensure the stability of the current observer as well as an innovative design procedure is proposed for it. Moreover, the electromotive force observer is designed using Lyapunov s Discrete Direct Method, which provides the estimated rotor position and speed. The second scheme extends the developed methodology for the former, considering the parametric uncertainties and eliminating the high frequency components of chattering. The second scheme uses a discrete sliding mode current observer as in the first scheme. However, the electromotive force observer is replaced by a phase-locked loop in series with a discrete sliding mode robust differentiator, which follows the proposed methodology for the discrete sliding mode current observer. Experimental results validate the theoretical analysis and demonstrate the performance of the proposed control schemes considering a small scale wind energy conversion system. In addition, proposed schemes are compared with others of the literature. It should be noticed that the whole approach is carried out in discrete time domain making it suitable for a microcontroller or digital signal processor implementation. |
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Controle sem sensores mecânicos para gerador síncrono a ímã permanenteSensorless control of permanent magnet synchronous generatorMáquina síncrona a ímã permanenteControle vetorial sensorlessModos deslizantes discretosMétodo direto de LyapunovPermanent magnet synchronous generatorSensorless vector controlDiscrete sliding modeLyapunov s direct methodCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis Thesis proposes sensorless vector control schemes that combine designed observers in the discrete-time domain to estimate the rotor position and speed for a permanent magnet synchronous generator of non-salient poles. Two control schemes are proposed. The first scheme is based on a discrete sliding mode current observer in series with an adaptive electromotive force observer. Then, the sliding conditions that assure the sliding motion around the sliding surface are derived to ensure the stability of the current observer as well as an innovative design procedure is proposed for it. Moreover, the electromotive force observer is designed using Lyapunov s Discrete Direct Method, which provides the estimated rotor position and speed. The second scheme extends the developed methodology for the former, considering the parametric uncertainties and eliminating the high frequency components of chattering. The second scheme uses a discrete sliding mode current observer as in the first scheme. However, the electromotive force observer is replaced by a phase-locked loop in series with a discrete sliding mode robust differentiator, which follows the proposed methodology for the discrete sliding mode current observer. Experimental results validate the theoretical analysis and demonstrate the performance of the proposed control schemes considering a small scale wind energy conversion system. In addition, proposed schemes are compared with others of the literature. It should be noticed that the whole approach is carried out in discrete time domain making it suitable for a microcontroller or digital signal processor implementation.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorEsta Tese propõe esquemas de controle vetorial sem sensores mecânicos de posição e de velocidade que combinam observadores projetados no domínio de tempo discreto para estimar essas variáveis para um gerador síncrono a ímãs permanentes de polos não salientes. Dois esquemas de controle são propostos. O primeiro esquema baseiase em um observador de corrente por modos deslizantes discretos em série com um observador adaptativo de força eletromotriz. Então, as condições de deslizamento que asseguram os modos deslizantes em torno da superfície de deslizamento são estabelecidas no domínio de tempo discreto para garantir a estabilidade do observador de corrente e um inovador procedimento de projeto para ele é proposto. Em seguida, o observador de força eletromotriz é projetado usando o método direto de Lyapunov discreto, que fornece a posição e a velocidade rotóricas estimadas. O segundo esquema estende a metodologia desenvolvida para o primeiro, considerando as incertezas paramétricas bem como eliminando as componentes de alta frequência de chattering. O segundo esquema usa um observador de corrente por modos deslizantes discretos como o primeiro. Entretanto, o observador de força eletromotriz é substituído por um retentor de fase em série com um diferenciador robusto por modos deslizantes discretos, que segue a metodologia proposta para o observador de corrente. Resultados experimentais validam a análise teórica desenvolvida e demonstram o desempenho dos esquemas de controle propostos considerando um sistema de conversão de energia eólica de pequeno porte. Além disso, os esquemas propostos são comparados com outros da literatura. Ressalta-se que a toda abordagem é desenvolvida no domínio de tempo discreto tornando-a apta para uma implementação em microcontroladores e em processadores digitais de sinais.Universidade Federal de Santa MariaBREngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPinheiro, Humbertohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6Bisogno, Fábio Eckehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4761304Z3Costa, Jean Patric dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4775084A6Seleme Júnior, Seleme Isaachttp://lattes.cnpq.br/9284323845586335Bernardes, Thiago Araújo2017-06-052017-06-052015-07-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfBERNARDES, Thiago Araújo. Sensorless control of permanent magnet synchronous generator. 2015. 255 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2015.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3693porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-08-09T12:34:11Zoai:repositorio.ufsm.br:1/3693Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-08-09T12:34:11Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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