Implementation%20of%20a%20Sensorless%20Synchronous%20Motor%20Drive%20Control%20System%20with%20Prescribed%20Closed-Loop%20Speed%20Dynamics

1
ADAPTÍVNE RIADENIE S REFERENCNÝM MODELOM PRE
SYNCHRÓNNY MOTOR S PERMANENTNÝMI MAGNETMI
2
Model synchrónneho motora s permanentnými magnetmi
Nelineárne diferenciálne rovnice v d,q
súradniciach orientovaných na magnetické pole
opisujú synchrónny motor s permanentnými magnetmi
a odvádzajú základnú štruktúru riadiaceho systému.
3
Štruktúra riadiaceho systému SMPM
vonkajšia slucka - podsystém
Master riadiaci algoritmus
Slave riadiaci algorit.
vnútorná slucka - podsystém
U
Idem
vnútorná slucka
estimator a pozorovatele
I
stredná slucka
4
Master Slave riadiaci algoritmus
Master RA generuje žiadané hodnoty zložiek prúdu
B. Slave riadiaci algoritmus
5
SÚSTAVA POZOROVATELOV PRE ODHADOVANIE STAVOV A
FILTROVANIE PRE SMPM
6

Pozorovatel v pseudoklzavom režime
Tieto rovnice sú spolu považované za poruchový
vektor
Zvyšok z rovníc motora tvoria základ modelu
pozorovatela v reálnom case.
7
Pozorovatel v klzavom režime a výpoctový blok
uhlovej rýchlosti
Požadované odhady sú ekvivalentné hodnoty kde
je velké zosilnenie
Vektor statorového prúdu pozorovatela v
pseudoklzavom režime je daný
Z dôvodu formulovania užitocnej rovnice pre
dokonalý a konštantný parameter sa odhady môžu
predpokladat
výpocet nefiltrovanej uhlovej rýchlosti sa dá
vyjadrit
8
Filtracný pozorovatel
Filtrované hodnoty a sú generované
pozorovatelom založenom na Kalmanovom
filtri
Zátažný moment je považovaný za stavovú velicinu
kde návrh potrebuje prispôsobenie len jedného
parametra alebo ako dva rozdielne póly
S elektrickým momentom SM sa narába ako s
externým vstupom do modelu
9
Pôvodná riadiaca štruktúra rýchlostného riadenia
synchrónneho motora
ua
Slave RA
Výkonový menic
ia_dem
id_dem
Transf. dq /a,ß a a,ß/a,b,c
Master RA
ib_dem
ub
iq_dem
SMPM
ic_dem
uc
ia
ib
ua,b,c
Transf. abc / a,b a a,b / d,q
ia
ib
Diskrétny dvojfázový oscilátor
ic
cosq
sinq
id
iq
iq
uq
id
ud
id
vd_ekv
Pozorovatel v klzavom režime
výpoctový blok uhlovej rýchlosti
Filtracný pozorovael
iq
vq_ekv
10

MRAC vonkajšia slucka
Vnútorná a stredná slucka (reálny systém)
korekcná slucka
referencný model (systém v uzavretej slucke)
Masonovo pravidlo
11
Experimentálne overenie

• Parametre PMSM

Pn475 W wn157 rad/s Mn0,47 Nm
Parametre náhradnej schémy Rs1,26 W Ld9,34
mH Lq9,2 mH p2 J0,0005 kg.m2 YPM0,112
Vs
Parametre IGBT Semikron 6MBI-060 sú nasledovné
menovité napätie 1000 V , menovitý prúd 6x10
A. Prúdové snímace LEM LTA 50P/SPI.
12
EXPERIMENTÁLNE VÝSLEDKY 1
Rotorová rýchlost bez MRAC
ideálna pozorovaná rot. rýchlost
bez MRAC
ideálna skurocná rot. rýchlost
pozorovaný zatažný moment
13
EXPERIMENTÁLNE VÝSLEDKY 2
ideálna pozorovaná rot. rýchlost
Rotorová rýchlost vrátane MRAC
ideálna skurocná rot. rýchlost
pozorovaný zatažný moment
14
Simulacné výsledkybez vonkajšej slucky a s
vonkajšou sluckou
b)
a)
c)
d)
a) statorové prúdy, b) rot. mag. toky, c)
priložený a pozorovaný moment a rot. rýchlost z
filtracného pozorovalela d) rot. rýchlost a
ideálna rýchlost z prenosovej funkcie
15
Experimentálne výsledky bez vonkajšej slucky a
s vonkajšou sluckou
a)
a)
b)
b)
a) ideálna rýchlost a pozorovaná rýchlost z
filtracného pozorovatela b) ideálna rýchlost s
reálnou rot. rýchlostou zo snímaca rýchlosti.
16
Požiadavky zrýchlenia pre tri rôzne dynamiky
Konštantné zrýchlenie
Dynamika prvého rádu
Dynamika druhého rádu
17
Experimentálne výsledky pre pohon so synchrónnym
motorom
18
Dynamika druhého rádu pre rôzne cinitele tlmenia
Tsettl0,15 s wd 40 rad/s
19
Závery

• Bola vyvinutá a experimentálne overená nová
  metóda riadenia el. pohonov so synchrónnym
  motorom s permanentnými magnetmi, kde pôvodný
  systém s vnútenou dynamikou bol doplnený o
  vonkajšiu slucku, ktorá pracuje na princípe
  adaptívneho riadenia s referencným modelom
  (MRAC).
• Tri rôzne prepísané dynamiky pre požiadavky
  rýchlosti boli dosiahnuté a priaznivý vplyv
  pridanej riadiacej slucky bol spozorovaný.
• Použitie vektorovo riadeného pohonu so
  synchrónnym motorom je možné. Dalšie zlepšenie
  tejto riadiacej techniky môže pokracovat
  aplikáciou sofistikovanejšej PWM.