A torque observer for asynchronous machines

• Autorzy: Beckert U.

Warianty tytułu

PL

Obserwator momentu dla silników asynchronicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the most important system characteristics in the drive engineering is the torque generated from the prime motor on electromagnetic way, i.e. the so-called air gap torque in case of three-phase a.c. drive. Unfortunately it is not possible to measure the air-gap torque directly. Besides, the easy measurable stator current space vector, the actual value of the stator flux linkage space vector or rotor flux linkage space vector in phase angle and amplitude must be known for estimation of the air-gap torque. Therefore it has to be simulated by a model o fan asynchronous machine. Firstly, this article deals with the development and test of a torque observer for asynchronous machines. The observer is based on well-known u\-n- model of the asynchronous machine in the stator reference frame. The motor model considers the side effects like main flux saturation, iron losses and stray losses in order to improve the torque estimation. The observer is supplemented by aparallel \\n-model since the u\,n-model is physically unsuitable in the range of lower speed (stator frequencies). Thus, the air-gap torque can be estimated in the steady operation and dynamic operation with a high precision. The occurred error is smaller than 1 % of the nominal torque. In the speed range n> 0,1. The observer is insensitive to parameter deviations of 20%, which are expected in practice. The time characteristics of the torque can be estimated exactly in cases of hard dynamic operation, such as the periodical reversing or the full-voltage starting. Furthermore, an observer for the two-mass-system is developed which is able to reconstruct both the torsional torque and the load torque stationarily and dynamically.

PL

Jedną z ważniejszych wielkości w systemach napędowych jest moment elektromechaniczny wytwarzany przez maszynę elektryczną. Bezpośrednie jego zmierzenie nie jest jednak możliwe. Poprzez pomiar łatwo dostępnych pomiarowo prądów i napięć obwodów stojana, a stąd wyliczonego wektora strumienia skojarzonego, możliwe jest pośrednie wyznaczenie momentu. To wyznaczenie bazuje na konkretnym modelu zjawisk w maszynie. Niniejsza praca prezentuje stworzony obserwator momentu maszyny indukcyjnej i wyniki jego testów. Obserwator ten bazuje na znanym u\-n-mo-delu maszyny w układzie współrzędnych związanych ze stojanem. Model uwzględnia zjawiska dodatkowe: nasycanie obwodu głównego, straty mocy w żelazie i straty dodatkowe, dla udokładnienia estymacji momentu. Obserwator ten jest uzupełniony równoległym i\-n-modelem, ponieważ U\-n-model jest trudny do użycia dla niskich częstotliwości. W ten sposób moment może być wyznaczany zarówno w stanie ustalonym jak i dynamicznym z dużą dokładnością. Występujące błędy były mniejsze od 1% wartości nominalnej w zakresie prędkości n> 0,1. Obserwator ten jest praktycznie nieczuły na dewiacje parametrów do 20%, których można oczekiwać w praktyce. Przebiegi czasowe momentu mogą być wyznaczone dobrze nawet w przypadkach silnie dynamicznych, jak okresowe nawroty lub rozruchy przy pełnym napięciu. Dodatkowo stworzony został obserwator dla dwu-masowego sprężystego systemu mechanicznego, przy pomocy którego można odtworzyć moment skrętny w tym układzie, a także moment obciążenia, statyczny i dynamiczny

Słowa kluczowe

EN

induction motors; state observers; motor monitoring

PL

maszyny indukcyjne; obserwatory stanu; pomiary maszyn

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Elektrotechnika i Elektronika
• Rocznik: 2000
• Tom: T. 19, z. 1
• Strony: 29--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Beckert U.

• Freiberg University of Mining and Technology, Institute of Electrical Engineering, Lessingstrasse 45, 09599 Freiberg, Germany