Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Адаптивный наблюдатель положения и магнитного потока для явнополюсного синхронного двигателя

https://doi.org/10.17587/mau.20.114-121

Полный текст:

Аннотация

Представлен алгоритм адаптивного оценивания магнитного потока и углового положения ротора явнополюсного синхронного двигателя с постоянными магнитами. Предложена новая нелинейная параметризация динамической модели двигателя, с помощью которой задача оценивания положения преобразуется в задачу идентификации неизвестных постоянных параметров. При синтезе алгоритма оценивания допущено, что силы тока и напряжения обмоток статора, а также частота вращения ротора являются известными сигналами. Предложено два варианта адаптивного наблюдателя на основе стандартного градиентного алгоритма оценивания и алгоритма динамического расширения регрессора. Доказано, что оба варианта наблюдателя обеспечивают глобальную экспоненциальную сходимость ошибок оценивания к нулю, если соответствующая регрессионная функция удовлетворяет условию незатухающего возбуждения. Также последняя версия наблюдателя обеспечивает глобальную асимптотическую сходимость, если регрессионная функция не является квадратично интегрируемой. Результаты численного моделирования демонстрируют, что наблюдатель с динамическим расширением регрессора обеспечивает лучшее качество переходных процессов оценивания по сравнению со стандартным градиентным устройством оценки.

Об авторах

Д. Н. Базылев
Университет ИТМО, Санкт-Петербург
Россия
инженер



А. А. Пыркин
Университет ИТМО, Санкт-Петербург
Россия
д-р техн. наук, доц.



А. А. Бобцов
Университет ИТМО, Санкт-Петербург
Россия
д-р техн. наук, проф.



Список литературы

1. Foo G., Rahman M. F. Sensorless vector control of interior permanent magnet synchronous motor drives at very low speed without signal injection // IET Elect. Power Appl., March 2010. Vol. 4, N. 3. P. 131—139.

2. Nam K. AC motor control and electric vehicle applications. CRC Press, 2010.

3. Xiao D., Rahman M. Sensorless direct torque control and flux controlled IPM synchronous machine fed by matrix converter over a wide speed range // IEEE Trans. on Ind. Informat. 2013. Vol. 9, N. 4. P. 1855—1867.

4. Kim S. Y. and Ha I. J. A new observer design method for hf signal injection sensorless control of ipmsms // IEEE Trans. on Industrial Electronics. 2008. Vol. 55, N. 6. P. 2525—2529.

5. Базылев Д. Н., Пыркин А. А., Бобцов А. А. Алгоритм адаптивного бессенсорного управления синхронным двигателем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18, № 1(113). С. 24—31.

6. Hinkkanen M., Tuovinen T., Harnefors L., Luomi J. A combined position and stator-resistance observer for salient pmsm drives: design and stability analysis // IEEE Trans. on Power Electronics. 2012. Vol. 27, N. 2. P. 601—609.

7. Wang Z., Lu K., Blaabjerg F. A simple startup strategy based on current regulation for backemf-based sensorless control of pmsm // IEEE Trans. On Power Electronics. 2012. Vol. 27, N. 2. P. 3817—3825.

8. Belie F. D., Sergeant P., Melkebeek J. A sensorless drive by applying test pulses without affecting the average-current samples // IEEE Trans. on Power Electronics. 2010. Vol. 25, N. 4. P. 875—888.

9. Preindl M., Schaltz E. Sensorless model predictive direct current control using novel secondorder pll observer for pmsm drive systems // IEEE Trans. on Industrial Electronics. 2011. Vol. 58, N. 9. P. 4087—4095.

10. Raca D., Garca P., Reigosa D., Briz F., Lorenz R. Carrier-signal selection for sensorless control of pm synchronous machines at zero and very low speeds // IEEE Trans. on Industry Applications. 2010. Vol. 46, N. 1. P. 167—178.

11. Kim H., Huh K. K., Lorenz R., Jahns T. A novel method for initial rotor position estimation for ipm synchronous machine drives // IEEE Trans. on Industry Applications. 2004. Vol. 40, N. 5. P. 1369—1378.

12. Boussak M. Implementation and experimental investigation of sensorless speed control with initial rotor position estimation for interior permanent magnet synchronous motor drive // IEEE Trans. on Power Electronics. 2005. Vol. 20, N. 6. P. 1413—1422.

13. Pillai H., Ortega R., Hernandez M., Devos T. Robustness analysis of position observers for permanent magnet synchronous motors vis-a-vis rotor saliency // Proc. of the 3rd International Electric Drives Production Conference (EDPC). 2013. N. 13998908.

14. Ortega R., Praly L., Astol A., Lee J., Nam K. Estimation of rotor position and speed of permanent magnet synchronous motors with guaranteed stability // IEEE Transaction on Control Systems Technology. 2013. V. 19, N. 3. P. 601—614.

15. Chiasson J. Modeling and High Performance Control of AC Drives. Wiley, 2005.

16. Krause P. C. Analysis of electric machinery. New York: McGraw Hill, 1986. P. 564.

17. Aranovskiy S., Bobtsov A. A., Pyrkin A. A., Ortega R., Chaillet A. Flux and position observer of permanent magnet synchronous motors with relaxed persistency of excitation conditions // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 48, N. 11. P. 301—306.

18. Sastry S., Bodson M. Adaptive Control: Stability, Convergence and Robustness. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ., 1989.

19. Aranovskiy S., Bobtsov A., Ortega R., Pyrkin A. Improved Transients in Multiple Frequencies Estimation via Dynamic Regressor Extension and Mixing // 12th IFAC International Workshop on Adaptation and Learning in Control and Signal Processing. 2016. Vol. 49, N. 13. P. 99—104.

20. Piippo A., Hinkkanen M., Luomi J. Adaptation of motor parameters in sensorless pmsm drives // IEEE Trans. Ind. Appl. 2009. Vol. 45, N. 1. P. 203—212.

21. Nam K. AC motor control and electric vehicle applications // CRC Press. 2010. P. 435.


Для цитирования:


Базылев Д.Н., Пыркин А.А., Бобцов А.А. Адаптивный наблюдатель положения и магнитного потока для явнополюсного синхронного двигателя. Мехатроника, автоматизация, управление. 2019;20(2):114-121. https://doi.org/10.17587/mau.20.114-121

For citation:


Bazylev D.N., Pyrkin A.A., Bobtsov A.A. Adaptive Observer of Rotor Position and Flux for Salient Synchronous Motor. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2019;20(2):114-121. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.20.114-121

Просмотров: 56


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)