dizertační práce

Kompenzace nelinearit při řízení střídavých pohonů

Text práce 14.2 MB Teze 758.93 kB

Autor práce: Ing. Luděk Buchta, Ph.D.

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Oponenti: doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D., doc. Ing. Tomáš Glasberger, Ph.D.

Abstrakt:

V úvodu dizertační práce je provedena analýza vlivu mrtvého času a dalších nelinearit napěťového měniče. Na základě provedené analýzy byly navrženy tři kompenzační strategie pro vektorově řízený PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor). Pozorovatel napěťového rušení s váhovanými odchylkami proudů je založen na modelu PMSM, známých parametrech a snadno měřitelných veličinách. Druhý pozorovatel, který odhaduje proud v dq- souřadnicích a hodnotu napěťové chyby pomocí pouze jednoho parametru, je navržen na základě provedené harmonické analýzy a algoritmu Kalmanova filtru. Třetí metoda kombinuje adaptivní přístup se zpětnou vazbou s pozorovatelem rušivých napětí, který je založen na modelu PMSM. Dále byly navrženy dvě metody kompenzace pro vektorově řízený asynchronní motor. V prvním případě je standardní kompenzační strategie rozšířena o harmonický kompenzátor, který potlačuje přetrvávající
6. harmonickou složku v dq- souřadnicích. Poslední strategie provádí detekci polarity z odhadovaných fázových proudů, které jsou získány pomocí Kalmanova filtru. Všechny kompenzační strategie byly ověřeny pomocí simulací v prostředí MATLAB/Simulink a experimentů na reálných pohonech.

Klíčová slova:

Kompenzace mrtvých časů, napěťový měnič, PMSM, asynchronní motor,
Kalmanův filtr, pozorovatel rušivého napětí, harmonická analýza

Termín obhajoby

8.11.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaPznamka

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Kybernetika, automatizace a měření (PK-KAM)

Složení komise

prof. Ing. Pavel Jura, CSc. (předseda)
prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bohumil Klíma, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Kuchař, PhD. - oponent (člen)
doc. Ing. Tomáš Glasberger, Ph.D. - oponent (člen)

Posudek vedoucího
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

V práci Kompenzace nelinearit při řízení střídavých motorů se Ing. Luděk Buchta věnoval především problematice nelinearit výkonových měničů, zabýval se jejich analýzou, vlivem na řídicí algoritmus střídavých pohonu a jejich následnou kompenzaci. Při řešení práce se zaměřil především na nelinearity spínacích prvků, zejména na nelinearitu typu dead-time (mrtvou dobu). Při řešení se omezil pouze na SW metody kompenzace, které lze integrovat do řídicích algoritmů střídavých pohonů, speciálně se zaměřením na integraci do algoritmu vektorového řízení. Při návrhu kompenzačních algoritmů se zaměřil na metody, které vycházejí z rozdílu mezi chováním reálného motoru a jeho modelu, dále navrhl pozorovatele schopné odhadnout kompenzační napětí a vytvořit kompenzační metodu, která využívá informaci o deformaci výstupního napětí měniče.
Za hlavní přínos považuji provedenou analýzu nelinearit napěťového měniče a následný návrh kompenzačních algoritmů, které potlačí negativní projevy nelinearit při řízení střídavých pohonů a následné ověření navržených algoritmů na reálném PMSM a asynchronním motoru. Velmi hodnotné je také vzájemné srovnání navržených algoritmů z hlediska kvality kompenzace.
Během studia vedl pět let cvičení z předmětu Modelování a identifikace, šest let vedl cvičení z předmětu Algebraického a robustního řízení, a to část zabývající se algebraickým řízením. Tři roky se podílel na výuce cvičení z předmětu Signály a procesy na Fakultě podnikatelské.
Během doktorského studia student pracoval na řadě projektů. Téma své disertační práce aktivně řešil v rámci dvou projektů TAČR, a to CAK3 a CIDAM. Významnou měrou se podílel na řešení evropských projektů. V rámci projektu EMC2 se zabýval návrhem řídicích algoritmů střídavých pohonu pro hradlová pole. Při řešení projektu 3CCAR se podílel na vývoji nového pokročilého řídicího algoritmu pro řízení krokového motoru ve vzduchotechnice automobilu/elektromobilu, který umožňuje bezsnímačově detekovat zavření a otevření klapek a dále minimalizuje vibrace pohonné jednotky klapky. V projektu I-MECH se zabýval vývojem algoritmů pro monitorování a prediktivní údržbu mechatronických systémů. Algoritmy nejprve testoval v režimu MIL simulace na vytvořeném modelu elektromechanického systému v SimScape. V současné době algoritmy testuje na pilotní aplikaci firmy Philips. Dále ve spolupráci s Ing. Lukášem Kopečným Ph. D. řešil dvě komerční zakázky pro firmu Projectsoft.
Dosažené výsledky disertační práce byly řádně opublikovány na mezinárodním fóru formou deseti příspěvků na mezinárodních konferencích. Dále je student spoluautor dalších deseti příspěvků, které prokazují jeho širokou orientaci v problematice řízení, identifikace a monitorování elektrických pohonů. Na WOS je možné najít jeho 7 článku, které mají dohromady 7 citací (bez autocitací). Ing. Luděk Buchta prokázal při řešení své disertační práce schopnost samostatné tvůrčí a vědecké práce. Domnívám se, že předložená práce splňuje všechny požadavky kladené na disertační práci a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta
doc. Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

viz posudek pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 336.75 kB

Posudek oponenta
doc. Ing. Tomáš Glasberger, Ph.D.

viz příloha pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 1.18 MB