The study deals with a novel torque derivative control of induction motor drives. The proposed technique is mainly finalised to improve the motor dynamic response regardless of speed operating conditions, ensuring satisfactory values of both motor currents distortion and torque ripple. The core of the discussed approach is a special look-up table, in which the converter voltage space vectors are sorted with respect to their influence on the torque derivative, taking also into account their influence on the flux magnitude. The table is indeed accessed by a desired torque derivative value, obtained by properly processing the output of hysteresis controllers. Moreover, a variable duty-cycle technique is implemented in order to ensure a satisfactory torque ripple in steady-state conditions. The proposed algorithm, suitable for a general multilevel inverter, is numerically tested on a three-level neutral point clamped inverter and its performance are compared with the ones obtained by a traditional direct torque control method based on three speed ranges look-up tables. The control is then validated experimentally by means of a reduced scale laboratory prototype fixing the same condition used for numerical analysis

چکیده

این مطالعه به بررسی روش کنترل مشتق گشتاور جدیدی برای درایوهای موتور القایی می پردازد. روش پیشنهادی عمدتا برای بهبود پاسخ دینامیکی موتور بدون توجه به شرایط سرعت عملیاتی، به مرحله ی نهایی می رسد و مقادیر رضایت بخشی برای اعوجاج جریان موتور و ریپل گشتاور تضمین می کند. هسته ی اصلی این رویکرد مورد بحث، جدول جستجوی خاصی است، که در آن بردار فضای ولتاژ مبدل با توجه به تاثیرشان بر روی مشتق گشتاور طبقه بندی می شوند، و تاثیر آنها بر روی اندازه ی شار نیز در نظر گرفته می شود. این جدول در واقع توسط یک مقدار مشتق گشتاور مورد نظر، قابل دسترسی است که این مقدار توسط پردازش صحیح خروجی کنترل کننده های پسماند (هیسترزیس) به دست آمده است. علاوه بر این، یک تکنیک چرخه وظیفه ی متغیر به منظور تضمین ریپل گشتاور رضایت بخش در شرایط حالت ماندگار پیاده سازی شده است. الگوریتم پیشنهادی، که برای یک اینورتر چند سطحی جامع مناسب است، بر روی یک اینورتر سه سطحی کلمپ نقطه خنثی به صورت عددی تست شده است و عملکرد آن با آنهایی که با استفاده از روش مرسوم کنترل مستقیم گشتاور بر اساس جداول جستجو با سه محدوده سرعت به دست آمده اند مقایسه می شود. سپس کنترل به طور تجربی با استفاده از یک نمونه آزمایشگاهی با مقیاس کاهش یافته تایید می شود که همان شرایط مورد استفاده برای تحلیل عددی را تثبیت می کند.

1-مقدمه

سال های زیادی است که کنترل میدان گرا (FOC) و کنترل مستقیم گشتاور (DTC) محبوب ترین روش های کنترل درایوهای موتورهای القایی هستند. راه حل های FOC نیاز به فرکانس سوئیچینگ بالا دارند و بسیار حساس به دقت پارامتر می باشند، علاوه بر این آنها با یک بار محاسباتی بزرگتری همراه هستند.  DTCیک تکنیک قوی تری است که نیاز به منابع محاسباتی بسیار کمی دارد و حتی در فرکانس سوئیچینگ کم با نتایج قابل قبولی کار می کند...