Modeling and Control of Electrical Multiphase Machines for Pole-Transition and Fault-Tolerance
Tid: Fr 2024-11-22 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/s/66083589945
Språk: Engelska
Ämnesområde: Elektro- och systemteknik
Respondent: Yixuan Wu , Elkraftteknik, EMD
Opponent: Professor, Dr.-Ing. Nejila Parspour, University of Stuttgart
Handledare: Associate Professor, PhD. Luca Peretti, Elkraftteknik; Professor, PhD. Stefan Östlund, Elkraftteknik
QC 20241018
Abstract
Med sjunkande priser på halvledare får flerfasiga elektriska maskiner mer uppmärksamhet inom akademisk och industriell forskning. Så kallade variabelpoliga maskiner är flerfasiga induktionsmaskiner med burrotorer som kan exciteras med olika antal av magnetiska polpar. Användning av denna typ av maskiner kan minska den totala ägandekostnaden för en elektrisk drivenhet, främst genom minskning av kostnaden för att köra och kostnaden för att INTE köra. Utelämnandet eller minskningen av den mekaniska växeln har potential att öka den totala systemeffektiviteten. Dessutom möjliggör de ytterligare frihetsgrader en sann feltolerans.
Detta arbete introducerar först teorin om harmonisk planedekomposition för en enhetlig maskinmodell oberoende av variabel-polmaskinens excitation. Detta möjliggör en kontinuerlig modellering under alla förhållanden utan modelldiskontinuitet. Baserat på harmonisk planedekomposition presenterar detta arbete vektorstyrningsmetoder. Därefter presenteras strategier för polövergång som genererar styrreferenser för minimala momentdipolövergångar. Dessutom bibehåller fältsförsvagning under polövergången spänningen inom driftens gränser.
Därefter presenterar detta arbete feldetektering med harmonisk plan dekomposition feldetektering, en snabb, icke-invasiv och beräkningsmässigt enkel feldetektering för variabelpoliga maskiner. Genom att utnyttja de ytterligare frihetsgraderna på grund av den ökade antalet oberoende strömmar, skiftar feldetekteringen delvis från information över tid till information över rum. Arbetet fortsätter med att demonstrera en polövergång under felaktiga förhållanden genom att anpassa en ströminjektion för minimala kopparförluster i statorn, så att den kan utföra en polövergång. På så sätt uppnås sann feltolerans.
Slutligen visar detta arbete också en sensorlös drift av en flerfasig elektrisk maskin som kan arbeta vid låga hastigheter och nollhastigheter. Detta uppnås genom att separera momentgenereringen och den sensorlösa observatören i olika harmoniska plan samt genom att införa återkoppling för alla uppskattade tillståndsvariabler.
Detta arbete presenterar tekniska lösningar för att dra nytta av alla oberoende strömmar i variabel-polmaskiner. Att tillämpa dessa tekniker i ett drivsystem gör elektriska drivsystem med sådana maskiner till ett livskraftigt alternativ för industriella och dragapplikationer.