Szenzor nélküli PMSM szabályozási módszerek vizsgálata
Korszerű állandó-mágneses szinkron gépek (PMSM) hajtására a legelterjedtebb stratégia a mezőorientált szabályozás. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy a motort forgató nyomatékot maximalizálni tudjuk a vezérlés teljes ideje alatt. A szabályozás használatához ismernünk kell a fázisáramok mellett a rotor aktuális pozícióját és sebességét is, amelyeket alapesetben különböző szenzorok, például enkóderek vagy Hall-effektus elvén működő szenzorok segítségével tudunk mérni. Megjelentek azonban különböző pozíció- és sebességérzékelő nélküli, úgynevezett „sensorless” megoldásokat, amelyek az említett adatokat különböző eljárások segítségével becsülik a mért fázisáramok és a motorra kapcsolt feszültség alapján.
A dolgozat először a szakirodalomban fellelhető szenzor nélküli becslő módszereket mutat be áttekintő jelleggel, ezzel egy szélesebb képet nyújtva az olvasónak. Tekintve, hogy ez egy régóta kutatott terület és számos megoldás létezik már, a módszereket csoportosítva ismertetem a könnyebb áttekinthetőség érdekében. A további fejezetekben két, egy alacsonyabb és egy magasabb sebességtartományban használható módszer kerül bemutatásra.
Először a nagyfrekvenciás AC jel befecskendezést fogom ismertetni, amely alacsony sebességek esetén használható. A módszer lényege, hogy lassú forgás esetén még nincs megfelelő intenzitású indukált feszültség, így egy extra szinusz jelet injektálunk a motorba, amit vissza tudunk mérni. A visszamért jelből egy feldolgozási folyamat után a pozíció hiba értékét fogjuk kapni, ami alapján a sebesség és a pozíció már egy követő hurok segítségével meghatározható.
Másodikként a Luenberger megfigyelő kerül bemutatásra, ami a közepes és magas sebességtartományban alkalmazható jól. Ennek oka, hogy a megfigyelő az indukált áram alapján becsüli a szükséges adatokat, így alacsonyabb sebességeken túl zajos eredményt adna. A megfigyelő kimenetén az indukált áramvektorokat kapjuk, amelyekből szintén egy követő hurokkal van lehetőségünk a sebesség és pozíció becslésére.
A becslők elméleti hátterének bemutatását követően azok implementációja MATLAB/Simulink környezetben kerül ismertetésre. Látható lesz, hogy a két eljárás együttes használatával lehetőség nyílik a motor teljes sebességtartományon történő szabályozására pozíció- és sebességszenzorok nélkül. A szimulációk során az alapvető működést tesztelem, illetve paraméter érzékenységi vizsgálatokat futtatok, hogy szemléltessem az egyes módszerek robusztusságát.
szerző
-
Oláh Kristóf
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
