Control predictivo de modelo de conjunto extendido basado en FPGA con una estrategia de búsqueda simplificada para motor síncrono de imán permanente
Autores: Yang, Chenyu; Liu, Kai; Hu, Mingjin; Hua, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control predictivo de modelo de conjunto extendido basado en FPGA con una estrategia de búsqueda simplificada para motor síncrono de imán permanente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Propuesto
Conjunto de control extendido
MPCC
Vectores de voltaje
Control de corriente
FPGA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 43
Citaciones: Sin citaciones
El modelo de control predictivo de corriente convencional de conjunto de control finito (FCS-MPCC) sufre de un rendimiento subóptimo en estado estacionario, principalmente debido a la selección limitada de solo ocho vectores de voltaje básicos en cada ciclo de control. Para superar esta limitación, el propuesto conjunto de control extendido MPCC (ECS-MPCC) utiliza un conjunto de control que consta de 818 vectores seleccionables, lo que permite una salida de voltaje más refinada y logra una respuesta de cero errores para el control de corriente al minimizar la función de costo. Para mitigar la carga computacional resultante del aumento sustancial de los vectores de voltaje, se ha ideado una estrategia de búsqueda simplificada, que puede ser extendida a otras funciones de costo multiobjetivo. Notablemente, basándose en el paralelismo inherente del algoritmo, el ECS-MPCC se implementa en un FPGA, reduciendo aún más el tiempo de control total del lazo de corriente a un impresionante 0.61 s. A través de pruebas de simulación y experimentales en un controlador de PMSM de laboratorio, se valida la efectividad de la estrategia propuesta de ECS-MPCC. Los resultados experimentales muestran una reducción significativa del 79% en la distorsión armónica total de las corrientes de fase en comparación con el enfoque convencional FCS-MPCC. Esta mejora subraya la superioridad del ECS-MPCC en mejorar el rendimiento de los accionamientos PMSM, ilustrando así su potencial para su implementación práctica en aplicaciones del mundo real.
Descripción
El modelo de control predictivo de corriente convencional de conjunto de control finito (FCS-MPCC) sufre de un rendimiento subóptimo en estado estacionario, principalmente debido a la selección limitada de solo ocho vectores de voltaje básicos en cada ciclo de control. Para superar esta limitación, el propuesto conjunto de control extendido MPCC (ECS-MPCC) utiliza un conjunto de control que consta de 818 vectores seleccionables, lo que permite una salida de voltaje más refinada y logra una respuesta de cero errores para el control de corriente al minimizar la función de costo. Para mitigar la carga computacional resultante del aumento sustancial de los vectores de voltaje, se ha ideado una estrategia de búsqueda simplificada, que puede ser extendida a otras funciones de costo multiobjetivo. Notablemente, basándose en el paralelismo inherente del algoritmo, el ECS-MPCC se implementa en un FPGA, reduciendo aún más el tiempo de control total del lazo de corriente a un impresionante 0.61 s. A través de pruebas de simulación y experimentales en un controlador de PMSM de laboratorio, se valida la efectividad de la estrategia propuesta de ECS-MPCC. Los resultados experimentales muestran una reducción significativa del 79% en la distorsión armónica total de las corrientes de fase en comparación con el enfoque convencional FCS-MPCC. Esta mejora subraya la superioridad del ECS-MPCC en mejorar el rendimiento de los accionamientos PMSM, ilustrando así su potencial para su implementación práctica en aplicaciones del mundo real.