Modelování a řízení střídavých elektrických pohonů při poruše

Abstract

Dizertační práce se zabývá modelováním a řízením elektrických pohonů během poruchových stavů. Práce se obzvláště zaměřuje na více-fázové motory. První část práce se zabývá matematickými rovnicemi obecného více-fázového motoru a následným odvozením n-krát troj-fázového zapojení motoru. Modely v dq souřadnicovém systému a modely ve statorových souřadnicích jsou navrženy pro simulaci chování motoru během poruchových stavů. Další část práce se zabývá analýzou poruch ve více-fázových motorech s využitím matematických modelů. Různé vnitřní struktury vinutí motoru jsou analyzovány z pohledu možného řízení během poruchového stavu. Taktéž je prezentováno chování těchto různých struktur motoru během poruchových stavů. Předmětem analýzy jsou elektrické poruchy vinutí motoru a elektrické poruchy výkonové elektroniky. Poslední část práce se zabývá testováním navrženého řídícího algoritmu a navržených kompenzačních strategií pro poruchy na reálných motorech. Pro testování byl použit segregovaný dvakrát troj-fázový motor a experimentální motor s odbočkami pro emulaci poruch vinutí. Provedené testy prokázaly, že vhodně navrhnutý motor v kombinaci se správným řídícím algoritmem a výkonovou elektronikou dokáže zaručit kontinuální běh pohonu i během poruchy.

The thesis deals with modeling and control methods of the electric motor during failure. The work focuses exclusively on multi-phase motors. The first part of the thesis deals with the mathematical equations of a general multi-phase motor and the equation derivation for n-times three-phase connection. Models in dq coordinates and models in stator coordinates are designed to simulate the behaviour of the motor during a failure. The next part of the thesis deals with the multi-phase motors fault analysis using designed mathematical models. The various internal structures of the motor windings are analyzed from the motor control during a failure point of view. The behaviour of the different motor structures under a fault condition is shown. Motor electrical faults, as well as power stage faults, are analysed. The last part of the thesis deals with the designed control algorithm and fault compensation strategies tests using real motors. The segregate dual three-phase motor and the interlaced experimental motor with internal short-circuit emulation functionality were used for testing. Realised tests demonstrate that a properly designed motor in combination with the well-designed control algorithm and power electronics can guarantee continuous motor run during a failure.