Automatic identification of converter output voltage nonlinearities
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-12-23
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Automation and Electrical Engineering
Language
en
Pages
49
Series
Abstract
In sensorless control of electric motors, reference voltage is often used in place of actual output voltage due to complexity of measuring pulse-width-modulated voltages. Difference between the reference and actual output voltage stems from converter nonlinearity and causes degradation in the controller performance. This thesis reviews methods of converter output voltage nonlinearity identification. Sources of converter nonlinearity are reviewed with detailed analysis based on the existing literature. A converter nonlinearity identification method is presented that constructs a lookup table of voltage-current value pairs. The identification is performed using a standard current controller commonly used in drives control. The converter nonlinearity is measured using standard internal measurements with standstill rotor. The identification method is validated with simulations and laboratory experiments. 𝛼 and 𝛽-axis oriented identification methods are compared as well as different methods of constructing the lookup table. Distortion of reference voltages by nonlinearity is recognized and the lookup table based identification is shown to improve the output voltage evaluation accuracy. The 𝛽-axis method is found to offer better identification accuracy as compared to 𝛼-axis method. Bidirectional current stepping is found to be a more tolerant method against measurement errors near zero current. The effectiveness of the identified lookup table is validated in sensorless flux vector control. The 𝛽-axis method is recommended over the conventional 𝛼-axis method due to its superior accuracy without increasing complexity. Future research could focus on offline processing of the identified lookup table to enhance adaptability to parameter variations.Sähkömoottoreiden sensorittomassa ohjauksessa referenssijännitettä käytetään usein todellisen lähtöjännitteen sijaan, koska pulssileveysmoduloitujen jännitteiden mittaaminen on haastavaa. Referenssijännitteen ja todellisen lähtöjännitteen välinen ero johtuu konvertterin epälineaarisuudesta, mikä heikentää ohjaimen suorituskykyä. Tämä tutkielma tarkastelee menetelmiä konvertterin lähtöjännitteen epälineaarisuuden tunnistamiseksi. Konvertterin epälineaarisuuden lähteitä käsitellään yksityiskohtaisesti olemassa olevan kirjallisuuden perusteella. Tässä työssä esitellään menetelmä konvertterin epälineaarisuuden tunnistamiseen, jossa muodostetaan jännitevirta-arvoparien hakutaulu. Tunnistus suoritetaan käyttämällä vakiintunutta virtaohjainta, joka on yleisesti käytössä taajuusmuuttajien ohjauksessa. Konvertterin epälineaarisuus mitataan käyttäen konvertterin tavanomaisia sisäisiä mittauksia paikallaan olevan roottorin kanssa. Tunnistusmenetelmä vahvistetaan simuloinneilla ja laboratoriokokeilla. 𝛼- ja 𝛽-akselin suuntautuneita tunnistusmenetelmiä verrataan, samoin kuin erilaisia hakutaulun muodostusmenetelmiä. Referenssijännitteiden vääristymä epälineaarisuuden vuoksi tunnistetaan, ja hakutauluun perustuva tunnistus osoitetaan parantavan lähtöjännitteen arviointitarkkuutta. 𝛽-akselimenetelmän havaitaan tarjoavan paremman tunnistustarkkuuden verrattuna 𝛼-akselimenetelmään. Kaksisuuntainen virran porrastus osoittautuu nollavirran lähellä luotettavammaksi menetelmäksi. Tunnistetun hakutaulun tehokkuus vahvistetaan sensorittomassa vektorivuo-ohjauksessa. 𝛽-akselimenetelmää suositellaan perinteisen 𝛼-akselimenetelmän sijaan sen paremman tarkkuuden vuoksi, ilman monimutkaisuuden lisääntymistä. Tuleva tutkimus voisi keskittyä tunnistetun hakutaulun offline-käsittelyyn, jotta sen mukautumiskyky parametrien muutoksiin paranisi.Description
Supervisor
Hinkkanen, MarkoThesis advisor
Hossein, SadeghlafmejaniKeywords
elektroniikka, säätötekniikka, sähkö, puolijohteet, jännite, tehoelektroniikka