Vodenje večfaznega sinhronskega motorja s trajnimi magneti : magistrsko delo

Brodarič, Matej (author), Fišer, Rastko (mentor)

Magistrsko delo obravnava vodenja 6-faznega sinhronskega stroja s trajnimi magneti. V uvodnem delu je predstavljena zgodovina razvoja večfaznih strojev ter področja in razlogi za uporabo le-teh. Predstavljene so tudi prednosti in slabosti v primerjavi s trifaznimi stroji. V osrednjem delu je z napetostnim modelom enačb v koordinatnem sistemu rotorskega polja opisan napetostni model dvojnega 3-faznega električnega motorja s trajnimi magneti. Na osnovi le-tega je v programskem paketu Matlab in Simulink izdelan model dvojnega 3-faznega električnega motorja s trajnimi magneti. Za vodenje 6-faznega modela smo najprej model razčlenili na dva trifazna sistema in nato vsak sistem posebej vodili v koordinatnem sistemu rotorskega polja. Drugi način vodenja sloni na predhodni transformaciji vhodnih tokov z dekompozicijo vektorskega prostora, ki omogoča vzpostavitev zgolj ene navorne regulacijske ravnine. Pri tem načinu se vodenje stroja razdeli na dva sistema dq ravnin, ki med seboj nista sklopljena. Oba načina vodenja smo med seboj primerjali ter opazovali odzive tokovnih regulatorjev oziroma njihovo stabilnost. Pri drugem se je pokazala prednost razdelitve stroja na dva med seboj povsem ločena sistema, ki omogoči optimizacijo parametrov tokovnih PI regulatorjev, kar izboljša stabilnost celotnega sistema. Zaradi enostavne povezave med obema načinoma vodenja smo izdelali tudi način vodenja, ki združi oba načina med seboj in izkoristi prednosti vsakega načina. Opazovali smo tudi odzive modelov pri spremenjenih vrednostih določenih parametrov 6-faznega stroja in primerjali rezultate med različnimi načini vodenja. Zaradi slabšega odziva optimiziranih PI regulatorjev pri višjih vrtilnih hitrostih smo razvili funkcijo za samonastavitev regulatorjev, s čimer smo ohranili dobro odzivnost regulatorjev tudi pri višjih vrtilnih hitrostih. Pri transformaciji tokov z dekompozicijo vektorskega prostora je regulacija navora možna le s tokovi v ravnini dq. Ker ravnini dq in dqz med seboj nista sklopljeni, se optimizacija regulatorjev tokov v ravnini dqz ne odraža na navoru električnega stroja. S tokovi v dqz ravnini se regulira delitev moči med dvema 3-faznima sistemoma. Optimizacija regulatorjev tako določi, kako stabilno je deljenje moči med sistemoma.

• Language: Slovenian
• Keywords: 6-fazni stroj, dvojni trifazni stroj, VSD, FOC, PI regulator
• Work type: Master's thesis/paper
• Typology: 2.09 - Master's Thesis
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: [M. Brodarič]
• Year: 2021
• Number of pages: VII, 56 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-128173
• UDC: 621.313/.314(043.3)
• COBISS.SI-ID: 69265667
• Publication date in RUL: 05.07.2021

BRODARIČ, Matej, 2021, Vodenje večfaznega sinhronskega motorja s trajnimi magneti : magistrsko delo [online]. Master’s thesis. Ljubljana : M. Brodarič. [Accessed 9 June 2025]. Retrieved from: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=eng&id=128173

Secondary language

• Language: English
• Title: Control of multiphase permanent magnet synchronous motor

Abstract

This master's thesis discusses the control of a 6-phase permanent magnet synchronous machine (PMSM). The introduction presents the development history of multiphase machines, their applications of use, reasons for their use, and a brief comparison between 3-phase and multiphase machines. The central part focuses on the mathematical model of dual 3-phase PMSM, which is the base of our double 3-phase PMSM model for simulations in Matlab and Simulink. First, we developed the inverter model which controlled PMSM model using two individual current control. Then we implemented Vector Space Decomposition (VSD) control, which decouples the machine on a single flux/torque producing dq subspace and a single non-flux/torque producing dqz subspace. Both control techniques were compared based on responses of current PI controllers. Decoupling the machine into two subspaces with VSD control enables optimization of current PI controllers, reducing the instability of controllers with two individual current control. The simple relationship between two individual current control and VSD control allows retaining the optimized current controllers from VSD control and incorporate them in two individual current control. Poor response of optimized current PI controllers with optimized parameters at higher rotational motor speeds called for a self-tuning PI controller feature that retains fast and yet stable response even at higher rotational speeds. Torque control in VSD is controlled only through current controllers in dq subspace. Because this subspace is decoupled from the dqz subspace, optimization of current PI controllers in dqz subspace doesn't affect the motor torque output. Current controllers in dqz subspace only define how fast and stable is the power-sharing between 3-phase winding sets.

• Keywords: 6-phase machine, doble-three phase machine, VSD, FOC, PI controler