Русская версия English version
Главная / 2024 г. выпуск 1 / Бездатчиковая система управления высокочастотным синхронным двигателем с инкорпорированными магнитами на основе комбинированного способа оценки положения

Бездатчиковая система управления высокочастотным синхронным двигателем с инкорпорированными магнитами на основе комбинированного способа оценки положения

А.Б. Виноградов, Р.О. Горелкин

Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 1, сс. 66—75

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Известные методы оценки положения в приводах на базе синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами имеют существенные ограничения по точности и помехоустойчивости на высоких частотах основной гармоники напряжения. В связи с требованиями улучшения массогабаритных и стоимостных показателей электроприводов по-прежнему сохраняется актуальность построения бездатчикового синхронного привода, работающего с частотами от 0 до 1000 Гц и более при наличии широкой 5…10:1 зоны регулирования скорости с постоянством номинальной мощности.  

Материалы и методы. Результаты исследования получены на основе анализа теоретических и экспериментальных данных, полученных другими авторами, а также компьютерного моделирования в программной среде Delphi. Исходная информация для моделирования получена из технического описания и данных натурного эксперимента на реальном объекте.

Результаты. Разработана система векторного управления высокочастотным синхронным двигателем с инкорпорированными магнитами без датчика механических координат на основе комбинации способов оценки скорости и положения посредством высокочастотной инжекции и вычисления ЭДС. Выполнено исследование предложенной системы посредством моделирования с учетом влияния помех в измерительных каналах и эффекта перекрестного насыщения магнитопровода.

Выводы. Предложенная структура и алгоритмы управления обеспечили работоспособность и качественные показатели управления, достаточные для построения тягового привода с максимальной частотой 800Гц и более и областью работы в режиме постоянства номинальной мощности не менее 8:1 при соотношении сигнал/шум, характерных для типовых датчиков тока.

Список литературы на русском языке: 
  1. Takeshita T., Usui A., Matsui N. Sensorless salient-pole PM synchronous motor drive in all speed ranges // Electr. Eng. Jpn. – 2001. – Vol. 135. – P. 64–73.
  2. Ogasawara S., Matsuzawa T., Akagi H. A position-sensorless IPM motor drive system using a position estimation based on magnetic saliency // Electr. Eng. Jpn. – 1999. – Vol. 131. – P. 68–79.
  3. Choeisai K., Kobayashi N., Kondo S. Walsh function-based position sensorless control for interior permanent-magnet motor drives using ripple-current of high-frequency triangular-wave-carrier PWM inverte // Electr. Eng. Jpn. – 2003. – Vol. 145. – P. 80–88.
  4. Analysis of permanent-magnet machine for sensorless control based on highfrequency signal injection / J.H. Jang, J.I. Ha, M. Ohto, et al.  // IEEE Trans. Ind. Appl. – 2004. – Vol. 40. – P. 1595–1604.
  5. An extended electromotive force model for sensorless control of interior permanent-magnet synchronous motors / Z. Chen, M. Tomita, S. Doki, S. Okuma // IEEE Trans. Ind. Electron. – 2003. – Vol. 50. – P. 288–295.
  6. Morimoto S., Kawamoto K., Takeda Y. Position and speed sensorless control for IPMSM based on estimation of position error // Electr. Eng. Jpn. – 2003. – Vol. 144. – P. 43–52.
  7. Kim H., Huh K.K., Lorenz R.D. A novel method for initial rotor position estimation for IPM synchronous machine drives // IEEE Trans. Ind. – 2004. – Vol. 4. – P. 1369–1378.
  8. Haque M.E., Zhong L., Rahman M.F. A sensorless initial rotor position estimation scheme for a direct torque controlled interior permanent magnet synchronous motor drive // IEEE Trans. Power Electron. – 2003. – Vol. 8. – P. 1376–1383.
  9. Kulkarni A.B., Ehsani M. A novel position sensor elimination technique for the interior permanent-magnet synchronous motor drive // IEEE Trans. Ind. – 1992. – Vol. 28. – P. 144–150.
  10. Corley M.J., Lorenz R.D. Rotor position and velocity estimation for a salient-pole permanent magnet synchronous motor at standstill and high speeds // IEEE Trans. Ind. Appl. – 1998. – Vol. 34. – P. 784–789.
  11. Sensorless torque control of salient-pole synchronous motor at zero-speed operation / T. Aihara, A. Toba, T. Yanase, et al. // IEEE Trans. Power Electron. – 1999. – Vol. 14. – P. 202–208.
  12. Ogasawara S., Matsuzawa T., Akagi H. A position-sensorless IPM motor drive system using a position estimation based on magnetic saliency // Electr. Eng. Jpn. – 1999. – Vol. 131. – P. 68–79.
  13. Linke M., Kennel R., Holtz J. Sensorless position control of permanent magnet synchronous machines without limitation at zero speed // Proc. IECON. – Sevilla, Spain, 2002. – P. 674–679.
  14. Degner M.W. Flux, position and velocity estimation in AC machines using carrier signal injection. – Madison: University of Wisconsin-Madison, 1998.
  15. Measuring, modeling and decoupling of saturation-induced saliencies in carrier-signal injection-based sensorless AC drives / F. Briz, M.W. Degner, A. Diez, R.D. Lorenz // IEEE Trans. Ind. Appl. – 2001. – Vol. 37. – P. 1356–1364.
  16. Evaluation of saturation and cross-magnetization effects in interior permanent-magnet synchronous motor / B. Stumberger, G. Stumberger, D. Dolinar, et al. // IEEE Trans. Ind. Appl. – 2003. – Vol. 39. – P. 1264–1271.
  17. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». – Иваново, 2008. – 320 с.
Ключевые слова на русском языке: 
синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами; синхронная система координат; неподвижная система координат; ориентация по ЭДС
Ключевые слова на английском языке: 
synchronous motor with incorporated magnets, synchronous coordinate system, fixed coordinate system, EMF orientation
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2024.1.066-075
Количество скачиваний: 
14