“Sensorless Sliding – mode Control of PM Synchronous Machine”

Evgen Urlep “Sensorless Sliding – mode Control of PM Synchronous Machine” Brezsenzorsko vodenje PMSM Predstavitev Individualnega Raziskovalnega Dela IRD 2 Address : Smetanova 17, SI-2000 Maribor, Slovenia; Tel.: +386 2 220 7311, Fax.: +386 2 220 7315; E-mail: evgen.urlep@uni-mb.si http://www.ro.feri.uni-mb.si Maribor, 14. 9. 2004

Vsebina • Uvod • Model PMSM • Predlagan sistem vodenja • Tokovni regulator v drsnem režimu • Opazovalnik rotorskega magnetnega sklepa v drsnem režimu • Ocenitev hitrosti in kota rotorja • Kompenzacija nelinearnosti pretvornika • Adaptacija statorske upornosti • Eksperimentalni rezultati • Zaključek

Uvod Za brezsenzorsko vodenje je nujna rekonstrukcija spremenljivk stanj izmeničnega motorja • Metode, ki uporabljajo izražene lastnosti motorja (saliencies), • Metode, ki uporabljajo direktne ali indirektne metode izračuna na osnovi matematičnega modela motorja – algoritmične metode in • Metode, ki temeljijo na uporabi mehke logike ali nevronskih mrež.

Model PMSM Statorskanapetost Rotorski magnetni sklep Inducirana napetost Navor Stacionarni koordinatni sistem (a,b)

Hitrostna regulacija v orientaciji rotorskega magnetnega sklepa • Kaskadna struktura • Tokovna regulacija v (a,b) • Hitrostna regulacija • Uporaba ocenjene inducirane napetosti • Opazovalnik je uporabljen za določitev kota in hitrosti rotorja

Tokovna regulacija v drsnem režimu Referenčna vrednost statorskega toka je izražena kot Razlika med referenčno in dejansko • + kompenzacija vpliva inducirane napetosti • + ni križne sklopljenosti • + robustno na spremenbe parametrov • kompleksni algoritem • netrivialna določitev parametrov reg. Drsna ploskev je definirana

Tokovna regulacija v drsnem režimu Lyapunov stabilnostnikriterij Če določimo odvod kandidata Ljapunove funkcije na način: D je pozitivno definitivna matrika Pogoj dosega Krmilna funkcijazagotavlja doseg v obliki

Tokovna regulacija v drsnem režimu Aproksimacija z zadnjo diferenco Rotacijska matrika Povratnozančni del Povratnozančni del z upoštevanjem predikcije Krmilni izhod Predkrmiljenje

Opazovalnik rotorskega magnetnega sklepa Korekcija amplitude rot. mag. skl, Opazovalnik na osnovi napetostne enačbe • + pasovna širina opazovalnika • + delovanje blizu hitrosti 0 • občutljiv na spremembe statorske upornosti • zahtevano je poznavanje začetnega pogoja

Regulator opazovalnika v drsnem režimu Stikalna funkcija Korekcijski člen Pogoj delovanja opazovalnika

Ocenjevanje kota in hitrosti rotorja Ocenjen kot rotorja magnetnega sklepa • Odvod rotorskega magnetnega sklepa • Diskretno odvajanje • PLL zanka • Estimatorji • Uporaba statorskega mag. sklepa Ocenjena hitrost mag. sklepa Ocenjena hitrost rotorja (V primeru majhne Ls)

Nelinearnost tranzistorskega mosta i>0 : T1,D2 i<0 : T2,D1

Kompenzacija nelinearnosti • Tokovno odvisna napetostna kompenzacija • Kompenzacija na osnovi meritev povprečne vrednosti napetosti, • Kompenzacija na osnovi meritev stikalnih zakasnitev

Komenzacija zakasnitev Kompenzacijski člen • +robustna na spremembe parametrov • + enostaven kompenzacijski algoritem • + uporabljeni napetostni komparatorji • + detekcija napačnih preklopov • + ocenitev faznih napetosti • dodatne meritve in časovniki • kompleksen modulator

Kompenzacija nelinearnosti Povprečna vejna napetost Ocenjena vejna napetost Vejna napetost

Adaptacija statorske upornosti Predpostavljamo, da je napaka ocenjenega odvoda statorskega magnetnega sklepa odvisna le od statorske upornosti Adaptacija statorske upornosti

Eksperimentalni sistem • Krmilnik bremena • Semikron • DSP-2 • Krmilnik pogona • MOSFET most • DSP-2 Pogon PMSM AMG6308 Un=48 V Pn=0.8 kW p=6 Rs=0.15 , Ls=237 H, PM=0.02 Vs Breme IM Un=24 V In=30 A p=2

Eksperimentalni rezultati Ocenjen rotorski mag. sklep Stopnični odziv na ref. hitrosti

Eksperimentalni rezultati Sledenje hitrosti in kota (-10 rad/s2)

Eksperimentalni rezultati Neobremenjen pogon Obremenjen pogon Kotni pogrešek v odvisnosti od hitrosti

Eksperimentalni rezultati Neobremenjen pogon Počasno reverziranje (-1 rad/s2) Sledilni pogrešek ob reverziranju

Experimentalni rezultati Navor, hitrostni pogrešek in tok pri nizki hitrosti Ocenjen rotorski magnetni pretok pri nizki hitrosti (10 rad/s)

Experimentalni rezultati k Adaptacija Rs

Zaključek • Predstavljeno je brezsenzorsko vodenje PMSM osnovano na opazovalniku rotorskega magnetnega sklepa , • Ocenjena inducirana napetost in predikcija je vključena v tokovni regulator za izboljšavo dinamičnih lastnosti, • Sistem je robusten na spremembe bremena, parametrov in navora, • Delovno območje brezsenzorskega vodenja je razširjeno z uporabo linearizacije nelinearnosti pretvornika

“Sensorless Sliding – mode Control of PM Synchronous Machine”