Estymacja prędkości z wykorzystaniem charakterystyki częstotliwościowej silnika indukcyjnego w warunkach odkształconego napięcia zasilającego

• Autorzy: Rolek J. , Utrata G. , Kapłon A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu odkształceń napięć zasilających rozpatrywany silnik indukcyjny na poprawność procesu estymacji prędkości kątowej, którego algorytm działania oparty jest o znajomość charakterystyki częstotliwościowej indukcyjności tego silnika. Charakterystyka ta stanowi odwzorowanie pewnego rodzaju transmitancji widmowej silnika, z tego względu, analiza pracy maszyny, realizowana przy wykorzystaniu modelu matematycznego bazującego na tej charakterystyce, może zostać przeprowadzona przy zmiennych parametrach wymuszenia napięciowego, a także przy szybkozmiennych stanach elektromechanicznych. Prezentowane eksperymenty wskazują również na fakt jednoznacznego odwzorowywania zmienność parametrów elektromagnetycznych wirnika, wynikającej ze zjawiska wypierania prądu w jego przewodzących litych elementach, przez charakterystykę częstotliwościową indukcyjności maszyny przy dowolnych częstotliwościach napięć zasilających. Przeprowadzona analiza ma na celu oszacowanie możliwości wykorzystania proponowanego algorytmu estymacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego w układach częstotliwościowej regulacji prędkości tego typu maszyn. Badaniom został poddany silnik indukcyjny z wirnikiem wykonanym z litego materiału magnetycznego, tj. maszyna z silnie zaznaczonym zjawiskiem wypierania prądów.

EN

The analysis of an impact of higher harmonics in induction motor supply voltages on the correctness of an angular speed estimation process, which operation algorithm is based on the knowledge of a motor inductance frequency characteristic is presented in the paper. The characteristic can be considered as motor spectral transmittance of some kind, therefore a machine operation analysis, realized with the use of a mathematical model based on that characteristic, can be carried out at varied supply voltage parameters as well as at fastchanging electromechanical transients. The presented experiments also indicate the fact of an unequivocal representation of rotor electromagnetic parameters variability, resulting from the skin effect in rotor solid conductive elements, by the machine inductance frequency characteristic at any frequency of supply voltages. The conducted analysis aims at evaluating the possibility of using the proposed induction motor speed estimation algorithm in variable-frequency speed control systems. The study has been subjected to an induction motor with a solid rotor manufactured from the magnetic material, i.e. a machine characterized by a significant skin effect occurring in rotor solid conductive elements.

Słowa kluczowe

PL

silnik indukcyjny; charakterystyki częstotliwościowe; estymacja prędkości

EN

induction motor; frequency characteristics; speed estimation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 4 (108)
• Strony: 137--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr., wz.

Twórcy

autor

Rolek J.

• Politechnika Świętokrzyska, Kielce

autor

Utrata G.

• Politechnika Częstochowska, Częstochowa

autor

Kapłon A.

• Politechnika Świętokrzyska, Kielce

Bibliografia

• [1]. G. Utrata, J. Rolek, A. Kapłon "Eksperymentalna identyfikacja parametrów wieloobwodowego po stronie wtórnej schematu zastępczego silnika indukcyjnego", Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe, nr 4, str. 155 – 159, 2014.
• [2]. A. Kapłon, G. Utrata, J. Rolek "Badania symulacyjne obserwatorów wielkości elektromechanicznych silnika indukcyjnego zbudowanych w oparciu o wieloobwodowy po stronie wtórnej schemat zastępczy maszyny", Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe, nr 4, str. 137-142, 2013.
• [3]. A. Kaplon, G. Utrata, J. Rolek "Estimators of induction motor electromechanical quantities built on the basis of a machine secondary multi-loop equivalent circuit", Archives of Electrical Engineering, vol. 63, issue 2, str. 149 – 160, 2014.
• [4]. G. Utrata, J. Rolek, A. Kaplon "The Genetic Algorithm for an Electromagnetic Parameters Estimation of an Induction Motor Secondary Multi-Loop Equivalent Circuit", International Review of Electrical Engineering, vol. 9 no. 6, str. 1111-1118, 2014.
• [5]. A. Kapłon "Estimation of the electrodynamic state of the three-phase induction machine based on its equivalent circuit", Archives of Electrical Engineering, vol. 53, no. 2, str. 163-177, 2004.
• [6]. G. Utrata, A. Kaplon "Spectral inductance of the linear motor-space harmonic analysis", COMPEL, vol. 30 no. 3, str. 1118 – 1131, 2011.
• [7]. K. Kubota, K. Matsuse "Speed sensorless fieldoriented control of induction motor with rotor resistance adaptation", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 30, issue 5, str. 1219-1224, 1994.
• [8]. T. Orlowska-Kowalska, M. Dybkowski, G. Tarchala "Performance analysis of the sliding‐mode speed observer with magnetizing reactance estimation for the sensorless induction motor drive", COMPEL, vol. 30 no. 3, str. 968-978, 2011.
• [9]. L. Zhao, J. Huang, H. Liu, B. Li, W. Kong "Second- Order Sliding-Mode Observer With Online Parameter Identification for Sensorless Induction Motor Drives", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 61, issue 10, str. 5280-5289, 2014.
• [10]. J.R. Willis, G.J. Brock, J.S. Edmonds "Derivation of induction motor models from standstill frequency response tests", IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 4, no 4, str. 608-615, 1989.