АЛГОРИТМ АДАПТИВНОГО БЕССЕНСОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Представлен алгоритм адаптивного бессенсорного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами, основанный на нелинейном наблюдателе положения ротора. Предложенный алгоритм базируется на методе векторного управления, в котором использованы оценки положения и скорости для генерации управляющих сигналов. Разработанный наблюдатель положения является развитием недавно предложенного наблюдателя, в котором оценка положения ротора рассчитывается исходя из оценок магнитного потока. Ключевая особенность данного наблюдателя заключается в том, что для оценки положения должны быть известны только два параметра двигателя – сопротивление и индуктивность статора. Результаты экспериментов, выполненных в работе, демонстрируют эффективность бессенсорного алгоритма управления с исходным наблюдателем по сравнению с современным промышленным бессенсорным регулятором. В свою очередь, предложенный бессенсорный алгоритм управления с модифицированным наблюдателем позволяет достичь более высокой точности оценки положения по сравнению с оригинальной версией.

 1.      Foo G., Rahman M.F. Sensorless vector control of interior permanent magnet synchronous motor drives at very low speed without signal injection // IET Electric Power Applications. 2010. V. 4. N 3. P. 131–139. doi: 10.1049/iet-epa.2009.0024

2.      Acarnley P.P., Watson J.F. Review of position-sensorless operation of brushless permanent-magnet machines // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006. V. 53. N 2. P. 352–362. doi: 10.1109/TIE.2006.870868

3.      Nam K.H. AC Motor Control and Electric Vehicle Applications. CRC Press, 2010. 435 p.

4.      Kim H., Son J., Lee J. A high-speed sliding-mode observer for the sensorless speed control of a PMSM // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2011. V. 58. N 9. P. 4069–4077. doi: 10.1109/TIE.2010.2098357

5.      Kommuri S.K., Veluvolu K.C., Defoort M. Robust observer with higher-order sliding mode for sensorless speed estimation of a PMSM // Proc. European Control Conference. Zurich, Switzerland, 2013. P. 4598–4603.

6.      Lu K., Lei X., Blaabjerg F. Artificial inductance concept to compensate nonlinear inductance effects in the back EMF-based sensorless control method for PMSM // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2013. V. 28. N 3. P. 593–600. doi: 10.1109/TEC.2013.2261995

7.      Hinkkanen M., Tuovinen T., Harnefors L., Luomi J. A combined position and stator-resistance observer for salient PMSM drives: design and stability analysis // IEEE Transactions on Power Electronics. 2011. V. 27. N 2. P. 601–609. doi: 10.1109/TPEL.2011.2118232

8.      Paulus D., Stumper J.F., Kennel R. Sensorless control of synchronous machines based on direct speed and position estimation in polar stator-current coordinates // IEEE Transactions on Power Electron. 2013. V. 28. N 5. P. 2503–2513. doi: 10.1109/TPEL.2012.2211384

9.      Raca D., Garcia P., Reigosa D.D., Briz F., Lorenz R.D. Carrier-signal selection for sensorless control of PM synchronous machines at zero and very low speeds // IEEE Transactions on Industry Applications. 2010. V. 46. N 1. P. 167–178. doi: 10.1109/TIA.2009.2036551

10.   Wallmark O., Harnefors L. Sensorless control of salient PMSM drives in the transition region // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2006. V. 53. N 4. P. 1179–1187. doi: 10.1109/TIE.2006.878315

11.   Bobtsov A., Pyrkin A., Ortega R., Vukosavic S., Stankovic A., Panteley E. A robust globally convergent position observer for the permanent magnet synchronous motor // Automatica. 2015. V. 61. P. 47–54. doi: 10.1016/j.automatica.2015.07.032

12.   Aranovskiy S., Bobtsov A., Ortega R., Pyrkin A. Performance enhancement of parameter estimators via dynamic regressor extension and mixing // IEEE Transactions on Automatic Control. 2017. V. 62. N 7. P. 3546–3550. doi: 10.1109/TAC.2016.2614889

13.   Genduso F., Miceli R., Rando C., Galluzzo G.R. Back EMF sensorless-control algorithm for high-dynamic performance PMSM // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2010. V. 57. N 6. P. 2092–2100. doi: 10.1109/TIE.2009.2034182

14.   Ortega R., Praly L., Astolfi A., Lee J., Nam K. Estimation of rotor position and speed of permanent magnet synchronous motors with guaranteed stability // IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2011. V. 19. N 3. P. 601–614. doi: 10.1109/TCST.2010.2047396

15.   DM2020 Data Manual. MOOG Italiana S.r.l. Casella, Italy, 2011.

16.   Fastact Servo Motors Data Sheets. Vickers Electrics. Genoa, Italy, 1994.

17.   Pyrkin A., Vedyakov A., Ortega R., Bobtsov A. A robust adaptive flux observer for a class of electromechanical systems // arXiv preprint arXiv:1711.02737, 2017.

18.   Shin M.H., Hyun D.S., Cho S.B., Choe S.Y. An improved stator flux estimation for speed sensorless stator flux orientation control of induction motors // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2000.V. 15.N 2.P. 312–318. doi: 10.1109/63.838104

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License