전기 드라이브의 상태 추정
슬라이딩 모드 제어 설계 원리 및 전기 드라이브에 적용 슬라이딩 모드 제어에 찬성하는 주요 주장은 차수 감소, 디커플링 설계 절차, 외란 제거, 매개변수 변동에 대한 둔감성, 전력 변환기를 통한 간단한 구현입니다. 가변 구조 시스템에서 사용되는 제어 알고리즘 및 데이터 처리를 분석합니다. 슬라이딩 모드 제어 방법론의 잠재력은 전기 드라이브의 다양성과 제어의 기능적 목표에 대해 입증되었습니다.
고출력 및/또는 고전압 전기 드라이브. 다중 레벨 변환기: (1) 기본 주파수 스위칭만으로 사인파에 가까운 전압을 생성할 수 있습니다. (2) 전자기 간섭이나 공통 모드 전압이 거의 없습니다. (3) 큰 전압 전류 정격 전기 드라이브 및 고전압에 적합합니다. 캐스케이드 인버터는 배터리 또는 연료 전지에서 사용할 수 있는 여러 수준의 DC 전압 소스를 사용하기 때문에 대형 자동차 순수 전기 드라이브에 자연스럽게 적합합니다. 백투백 다이오드 클램프 컨버터는 하이브리드 전기 자동차와 같이 AC 전압 소스를 사용할 수 있는 곳에 이상적입니다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 이 두 컨버터가 XNUMX레벨 펄스폭 변조 기반 드라이브보다 우수함을 보여줍니다. 대형 전기 드라이브용 멀티레벨 컨버터 .
1994년부터 University of Minnesota는 전력 전자 및 전기 기계/드라이브 과정의 오랫동안 지연된 구조 조정에 착수했습니다. 이러한 구조 조정을 통해 디지털 제어를 첫 번째 과정에 통합할 수 있으므로 학생들에게 배워야 할 내용을 가르치고 이러한 과정을 매력적으로 만들고 고급 과정에 대한 원활한 연속성을 제공할 수 있습니다. XNUMX개의 학부 과정에서 간결한 프레젠테이션을 통해 이 구조 조정은 학생들이 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 및 디지털 신호 프로세서 응용 프로그램에서 관련 과정을 수강하도록 동기를 부여합니다. 전기 드라이브의 상태 추정.이는 연구 개발 지향적인 경력으로 이어지는 대학원 교육은 물론 직장에서도 의미 있는 일류 교육을 보장합니다. 이 구조 조정에는 몇 가지 구성 요소가 있습니다. 시간을 낭비하고 학생들을 오도하는 오래된 주제는 삭제됩니다. 첫 번째 과정에서 제어를 통합하기 위해 정보를 보다 효과적으로 전달하기 위한 고유한 접근 방식이 개발됩니다. 전력 전자의 첫 번째 과정에서는 일반적으로 사용되는 전력 변환기 토폴로지에서 빌딩 블록을 식별합니다. 디지털 제어를 통합하는 전력 전자 및 전기 드라이브의 첫 번째 과정을 재구성합니다.
전 세계 전기의 거의 XNUMX분의 XNUMX가 전기 드라이브에 의해 소비되고 있기 때문에 적절한 제어가 상당한 에너지 절약을 나타내는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 전기 드라이브의 효율적인 사용은 또한 공장 자동화(로봇), 청정 운송(하이브리드-전기 자동차), 재생 가능(풍력 및 태양열) 에너지 자원 관리와 같은 영역에서 광범위하게 적용됩니다. Advanced Electric Drives는 물리학 기반 접근 방식을 활용하여 현대적인 전기 구동 제어의 기본 개념과 동적 조건에서의 작동을 설명합니다. EES(Electrical Energy Systems) 교육 및 연구 분야에서 수십 년 간 선두를 달리고 있는 저자 Ned Mohan은 적절한 제어, 고급 MATLAB 및 Simulink 시뮬레이션, 에너지 시스템 설계에 대한 신중한 사전 검토에 대한 투자가 에너지 및 불화. 학생들에게 abc 위상 수량의 dq-축 변환에 대한 표준 수학적 처리에 대한 새로운 대안을 제공하는 고급 전기 드라이브: MATLAB/Simulink를 사용한 분석, 제어 및 모델링.
한편으로 비선형 관찰자가 설계되는 반면, 다른 한편으로 속도 상태는 측정된 위치에서 더티 도함수를 사용하여 추정됩니다. 더티 도함수는 드라이브 애플리케이션에서 몇 번 분석된 추정 오류를 도입하는 완벽한 도함수의 근사 버전입니다. 이러한 이유로 이 작업에서 우리의 제안은 모델 불확실성과 잡음 측정이 있는 상태에서 더티 파생기의 성능에 대한 여러 측면을 설명하는 것으로 구성됩니다. 이를 위해 사례 연구를 소개합니다. 사례 연구에서는 회전자 위치와 전기 변수가 측정된다고 가정하여 영구 자석 스테퍼 모터의 회전자 속도 추정을 고려합니다. 또한, 본 논문에서는 Dirty derivator와 Observer 간의 연결에 대한 논평을 제시하고, 두 기법의 장단점에 대해서도 언급하였다.
전기 구동에 사용되는 전기 기계 최적화를 위한 통계적 방법.
식스 시그마 이론에 따라 전기 구동 시스템의 품질에 중요한 주제를 분석하여 전기 구동 시스템을 선택하고 최적화하는 방법이 제공됩니다. 품질에 중요한 주제에는 무게, 부피, 신뢰성, 효율성 및 비용이 포함됩니다. 다양한 설계 접근 방식을 평가하여 최적의 설계를 선택할 수 있습니다. 설계 접근 방식에는 전기 기계 유형, 냉각 시스템, 전기 통합 및 전기-기계 인터페이스가 포함될 수 있습니다.
전기 구동의 기초, 학부 수준의 전기 공학 학생을 위한 전기 기계, 전력 전자 및 전기 구동의 기본 주제와 기본 개념을 제시합니다. 전기 드라이브의 상태 추정.전기 드라이브에 대한 대부분의 기존 책은 변환기 및 파형 분석(기계적 부하 역학 무시) 또는 모터 특성(컨버터 및 컨트롤러 분석은 생략)에 집중합니다. 이 책은 EE 학생들에게 적합한 수준에서 주제에 대한 완전한 개요를 제공합니다. 이 책은 독자들에게 기계적 부하, 모터, 변환기, 감지 및 컨트롤러를 포함하여 완전한 전기 구동 시스템의 분석 및 설계를 안내합니다. 이 책은 텍스트 역할을 할 뿐만 아니라 전문 전기 드라이브 엔지니어에게 유용하고 실용적인 참고서 역할을 합니다.
Hardware-in-the-loop 시뮬레이션은 오늘날 자동차 산업에서 전자 장비를 테스트하기 위한 표준 방법입니다. 전기 드라이브와 전력 전자 장치는 자동차 애플리케이션에서 점점 더 중요해지기 때문에 이러한 종류의 시스템은 HIL(hardware-in-the-loop) 시뮬레이션에 통합되어야 합니다. 전력 변환기와 전기 드라이브는 오늘날 차량의 다양한 응용 분야(하이브리드 전기 또는 전기 파워트레인, 전기 조향 시스템, DC-DC 변환기 등)에 사용됩니다. 광범위한 애플리케이션, 토폴로지 및 전력 수준은 HIL(hardware-in-the-loop) 테스트를 위한 다양한 접근 방식과 솔루션을 제공합니다. 이 백서에서는 자동차 산업에서 전력 전자 및 전기 드라이브의 HIL(hardware-in-loop) 시뮬레이션에 대한 개요를 제공합니다. 현재 사용 가능한 기술에 대해 설명하고 향후 과제에 대해 설명합니다.
고효율 장치에서 전력 손실의 정확한 측정은 어렵습니다. 모터와 컨버터를 모두 포함하는 산업용 컨버터와 완전한 전기 드라이브에 대한 측정 표준이 곧 발효될 것이며 이러한 장치에 대한 측정 방법이 포함되어야 합니다. 열량 측정법에서는 전력 손실을 직접 측정합니다. 그러나 앞서 제시된 열량계는 주로 맞춤형 시스템이므로 일반적으로 매우 복잡한 구성을 가지고 있습니다. 따라서 일반 전기 드라이브의 평가에 적용하는 데 제한이 있습니다.전기 드라이브의 상태 추정. 이 연구에서는 최대 2kW의 전력 손실에 대한 기능적 열량 측정 개념을 제안합니다. 이러한 전력 손실은 최대 110kW의 현재 전력 전자 변환기에 적용될 수 있습니다. 개념의 구성은 간단하고 가볍습니다. 복잡한 구조나 측정 부위의 넓은 면적을 필요로 하지 않습니다. 이 개념은 다양한 크기에 대해 확장 가능하고 복제할 수 있습니다. 케이블이 다른 여러 장치를 문제 없이 측정할 수 있습니다. 전기 드라이브에서 최대 2kW의 전력 손실을 측정하기 위한 열량계 개념.
보조 보일러 SIM 321 디지털 입력 6ES7 321 -1BL00 - 2AA0 1
보조 보일러 SIM 321 디지털 입력 32 CH 6ES7 321 -1BL00 - 0AA0 1
보조 보일러 SIM 321 디지털 입력 16 CH 6ES7 321 -1BH02 - 0AA0 1
보조 보일러 SIM 322 디지털 출력 32 CH 6ES7 322 -1BL00 - 0AA0 1
보조 보일러 SIM 322 디지털 출력 16 CH 6ES7 322 -1BH01 - 0AA0 1
보조 보일러 SIM 331 아날로그 입력 8채널 24V 13Bit 6ES7 331 - 1KF01- 0AB0 1
보조 보일러 SIM 331 아날로그 입력 8 CH 6ES7 331 - 7KF02 - 0AB0 1
보조 보일러 SIM 331 아날로그 입력 8 CH 6ES7 331 - 7HF01 - 0AB0 2
보조 보일러 SIM 332 아날로그 출력 8 CH 6ES7 332 - 5HF00 - 0AB0 1
보조 보일러 SIM 332 아날로그 출력 4 채널 6ES7 332 - 5HD01 - 0AB0 1
현대 농업 기계는 가장 효율적인 방식으로 작동해야 합니다. 종종 그들은 이미 전자 제어 시스템을 갖추고 있습니다. 오늘날 농기구의 구동 장치는 주로 기계식 또는 유압식입니다. 전기 드라이브의 최근 개발 및 개선은 농업 기계에서의 적용 가능성을 강화합니다. 고효율 및 자동화된 작업 절차로 인한 연료 소비 감소가 특히 중요합니다. 시스템 아키텍처 측면에서 소위 농업 하이브리드 구조는 자동차 하이브리드 시스템에서 파생될 수 있습니다. 필요한 기능과 함께 정의하고 선택해야 합니다. 전기 구동 장치에 대한 관심과 잠재력에 관해 오스트리아 기계 및 기계 제조업체를 대상으로 실시한 설문 조사의 몇 가지 기본 결과가 제시될 것입니다.
여러 개의 드라이버 유닛이 있는 전기 구동 시스템은 변속기 제어의 주요 형태입니다. 전기 동기 구동은 종종 시스템의 핵심 문제입니다. 이 기사에서는 동기 제어의 기본 원리와 세 가지 종류의 동기 제어 방법을 제시하고 그 특성에 대해 자세히 설명합니다.
모델은 비선형 매개변수의 ID를 유지하기 위해 등가 회로 형식으로 제공됩니다. Γ 또는 역 Γ 형태로 지정된 회로는 기존의 T-형태 회로보다 간단합니다. 그들의 매개변수는 터미널 측정에서 쉽게 결정됩니다. 자기 비선형성의 주요 효과는 기존의 T형 회로에서 일반적으로 얻은 것보다 더 정확한 방식으로 모델에 포함됩니다. 시간 고조파 모델링도 논의됩니다.
전기 드라이브를 위한 다양한 유형의 HIL(Hardware-In-the-Loop) 시뮬레이션 。HIL(Hardware-in-the-loop) 시뮬레이션은 전기 드라이브의 성능을 평가하는 데 점점 더 많이 사용됩니다. 소프트웨어 시뮬레이션은 연구된 시스템의 제어를 개발하도록 합니다. 이 경우 일반적으로 계산 시간을 줄이기 위해 많은 단순화가 가정됩니다. 제어를 실시간으로 구현하기 전에 HIL 시뮬레이션은 매우 유용한 중간 단계가 될 수 있습니다. 따라서 하드웨어 장치는 실제 제약 조건을 고려하기 위해 루프에 도입됩니다. 이 논문에서는 신호 레벨, 전력 레벨 및 기계적 레벨의 세 가지 다른 종류의 HIL 시뮬레이션을 제안합니다. 전기 스쿠터의 견인 시스템에 대한 예가 제공됩니다.
신호 식별은 전기 구동 애플리케이션에서 일반적인 문제입니다. 이 논문은 특정 주파수 성분을 추출하고 식별하기 위해 웨이블릿 변환의 사용을 제안합니다. 초기에 정전압/헤르츠 애플리케이션의 전류 측정은 다양한 웨이블릿을 사용하여 필터링되고 기존 필터링 방법과 비교한 결과입니다. 그런 다음 회전자 속도에 따라 분해 수준을 조정하는 웨이블릿을 기반으로 의사적응 잡음 제거 방법을 제안합니다. 마지막으로, 웨이블릿은 고주파수 주입 속도 추정 방식에 사용되며 유용한 정보가 더 높은 주파수에 있고 부정확한 주파수 성분을 가질 수 있는 경우에 기존 방법보다 우수한 것으로 나타났습니다. 실험 및 시뮬레이션 결과는 이러한 진술을 확인합니다.
첨단 제어 전기 드라이브의 설계 및 적용에 있어 두 가지 문제, 즉 제동 에너지의 회복과 드라이브 시스템의 주행 능력이라는 두 가지 문제가 여전히 큰 과제입니다. 백투백(back-to-back) 및 매트릭스 컨버터와 같은 일반적인 솔루션과는 별도로 에너지 저장 요소가 장착된 일반 다이오드 프론트 엔드 드라이브 컨버터를 기반으로 하는 접근 방식은 트랙션 및 리프트 드라이브와 같은 일부 애플리케이션에서 사용됩니다. 이 접근 방식은 최근 전기화학적 이중층 커패시터, 이른바 울트라커패시터의 급속한 발전과 함께 초점이 되었습니다. 시스템 유연성과 더 나은 효율성을 달성하기 위해 울트라커패시터는 dc-dc 컨버터를 통해 드라이브에 연결됩니다. 컨버터는 제어 목표인 DC 버스 전압 제어, 울트라커패시터 충전 상태, 피크 전력 필터링을 충족하는 방식으로 제어됩니다. 이 논문에서 우리는 에너지 저장 및 비상 전원 공급 장치로 울트라커패시터를 사용하는 회생 제어 전기 드라이브의 모델링 및 제어 측면에 대해 논의했습니다.
AI 기술을 기반으로 한 센서리스 전기 드라이브용 속도 컨트롤러 설계: 비교 연구 (1) 피드포워드 신경망, (2) 신경 퍼지 네트워크 및 (3) 자가 조직화 Takagi-Sugeno( TS) 규칙 기반 모델이 설계되었습니다. 이 세 가지 유형의 AI 기반 속도 컨트롤러를 사용하여 주행 거동을 비교 분석합니다. 또한, 기존의 최적화된 PI 컨트롤러로 얻은 구동 성능을 비교합니다. 여러 과도 상태에 대한 자세한 시뮬레이션 연구는 정확도 및 계산 복잡성 측면에서 최고의 성능이 자체 구성 Takagi-Sugeno 컨트롤러에 의해 제공됨을 나타냅니다. 컨트롤러는 가변 속도의 개별 여자 DC 모터로 구성된 플랜트용으로 개발 및 테스트되었습니다.
EMC의 관점에서 볼 때 전기 구동 시스템을 오늘날의 자동차에 통합하는 것은 상당한 도전 과제입니다. 전기 구동 시스템은 고전압 전원, 주파수 변환기, 전기 모터 및 차폐 또는 비차폐 고전력 케이블로 구성된 새로운 구성 요소입니다. 이 새로운 전기 구동 시스템 또는 그 구성 요소를 EMI 테스트 절차 및 방출 제한 측면에서 기존 자동차 구성 요소로 취급하면 상당한 비호환성 문제가 발생할 수 있습니다. 이 논문에서는 전기 구동 시스템을 기존 승용차에 통합하는 것과 관련된 EMC 문제를 조사합니다. 구동 시스템의 구성 요소는 소음원이거나 자동차의 새로운 전기 시스템 내 결합 경로의 일부인 것으로 분석되었습니다. 얻어진 결과는 전기 구동 시스템의 고전압 버스에서 허용 가능한 소음 수준을 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
감소된 고조파 PWM 제어 전기 드라이브용 라인 측 컨버터 감소된 고조파 펄스 폭 변조기 및 속도 가변 AC 드라이브용 660레벨 라인 측 전력 컨버터 제어에 대한 적용에 대해 설명합니다. 전압 소스 인버터의 펄스 폭 변조 방식은 기준 벡터와 실제 스위칭 상태 벡터 간의 지속적으로 업데이트되는 볼트-초 균형을 기반으로 각 개별 스위칭 순간을 결정합니다. 생성된 펄스 시퀀스는 비동기식으로 표시됩니다. 푸리에 스펙트럼은 고진폭 이산 반송파 성분이 없는 것이 특징입니다. 자기 부품에서 방출되는 음향 노이즈의 방출이 감소됩니다. 실험 결과는 1200V 산업용 전원에서 작동하는 트랜지스터 변환기에서 얻은 것입니다. DC 링크 전압은 XNUMXV입니다.
모터 드라이브용 기존의 XNUMX레벨 고주파 PWM(펄스 폭 변조) 인버터는 모터 권선에 공통 모드 전압 및 높은 전압 변화(dV/dt) 비율을 생성하는 고주파 스위칭과 관련된 몇 가지 문제가 있습니다. 멀티레벨 인버터는 장치가 훨씬 더 낮은 주파수에서 스위칭할 수 있기 때문에 이러한 문제를 해결합니다. 전기 드라이브의 상태 추정.전기 드라이브용 전력 변환기로 사용하기 위해 두 가지 다른 다중 레벨 토폴로지가 식별됩니다. 별도의 DC 소스가 있는 캐스케이드 인버터; 및 백투백 다이오드 클램프 컨버터. 캐스케이드 인버터는 가능한 높은 VA 정격과 배터리 또는 연료 전지에서 사용할 수 있는 여러 수준의 DC 전압 소스를 사용하기 때문에 대형 자동차 순수 전기 드라이브에 적합합니다. 백투백 다이오드 클램프 컨버터는 하이브리드 전기 자동차와 같이 AC 전압 소스를 사용할 수 있는 곳에 이상적입니다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 PWM 기반 드라이브보다 이 두 전력 변환기의 우수성을 보여줍니다.
가변 속도 전기 드라이브용 라인 측 전력 변환기의 제어에 적용되는 감소된 고조파 PWM 변조기의 개념이 설명됩니다. PWM 알고리즘은 시변 전압 기준 벡터의 관찰을 기반으로 각 스위칭 벡터의 온 상태 지속 시간을 결정합니다. 일정 주파수 캐리어 신호에 대한 참조가 없기 때문에 생성된 펄스 패턴은 비동기식이 됩니다. 모든 주파수 성분이 거의 동일한 크기를 갖는 준연속 고조파 스펙트럼을 생성하는 것이 이 방법의 필수 속성입니다. 이는 고조파 스펙트럼에서 고진폭 캐리어 및 측파대 구성요소를 나타내는 캐리어 기반 PWM 제어 방식과 비교할 때 이점입니다. AC 필터 인덕터에서 방출되는 음향 노이즈가 감소됩니다.
