Controlled induction motors without speed sensor

• Autorzy: Holtz J.

Warianty tytułu

PL

Napędy z silnikami indukcyjnymi sterowanymi bez czujnika prędkości kątowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Controlled induction motor drives without mechanical speed sensors at the motor shaft have the attractions of low cost and high reliability. To replace the sensor, the information on the rotor speed is extracted from measured stator voltages and currents at the motor terminals. Vector controlled drives require estimating the magnitude and spatial orientation of the fundamental magnetic flux waves in the stator, or in the rotor. Open loop estimators or closed loop observers are used for this purpose. They differ with respect to accuracy, robustness, and sensitivity against model parameter variations. The overview in this paper uses signal flow graphs of complex space vector state variables to provide an insightful description of the systems used in sensorless control of induction motors.

PL

Napędy z silnikami indukcyjnymi klatkowymi sterowanymi bez czujnika mechanicznego prędkości kątowej stanowią atrakcyjne rozwiązanie z punktu widzenia obniżki kosztów przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności. W celu wyeliminowania czujnika informacja o aktualnej prędkości wału musi być wyznaczona z wartości napięć i prądów stojana silnika. Napędy sterowane metodą orientacji wektorów wymagają estymacji wielkości i położenia składowej podstawowej strumienia skojarzonego stojana lub wirnika. Do tego celu stosowane są pracujące w układzie otwartym estymatory lub obserwatory, które posiadają korygującą pętlę sprzężenia zwrotnego. Właściwości estymatorów i obserwatorów różnią się znacznie w odniesieniu do dokładności, odporności oraz wrażliwości na zmiany parametrów modelu. W niniejszym artykule przeglądowym zastosowano opis i schematy blokowe bazujące na opisie zespolonym wektorów przestrzennych w celu spójnego przedstawienia systemów stosowanych w bezczujnikowym sterowaniem silników indukcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

induction motor; sensorless control; vector control; complex state variables; observer; modelling; identification; adaptive tuning

PL

silnik indukcyjny; sterowanie bezczujnikowe; sterowanie wektorowe; zespolone zmienne stanu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 80, nr 7-8
• Strony: 653--668
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Holtz J.

• Electrical Machines and Drives Groups, University of Wuppertal, 42097 Wuppertal, Germany

Bibliografia

• 1. K. Rajashekara, A. Kawamura, and K. Matsusc, (Editors), "Sensorless Control of AC Motors", IREE Press Book, 1996.
• 2. J. Holtz: Sensorless Control of lnduction Motors, "Proceedings of the IEEE", Vol. 90, No. 8, Aug. 2002. pp. 1358-1394 .
• 3. J. Holtz, "The Represcntation of AC Machine Dynamics by Complcx Signal Flow Graphs", IEEE Transaclions on Industrial Electronics, Vol. 42, No. 3, June 1995, pp. 263-271.
• 4. A. Abbondanti and M.B. Brennen, "Variable Speed lnduetion Motor Drives use Electronic Slip Calculator based on Motor Voltages and Currents", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 11, No. 5, Sept./Okt. 1975, pp. 483-488.
• 5. J. Holtz, J. Quan, J. Pontt, J. Rodriguez, P. Newman and M. Miranda: Design of Fast and Robust Current Rcgulators for Medium Voltage Drives Based on Complex State Variables. IEEE lnduslry Applications Society Annual Meeting, Utah, Oct. 12-16, 2003.
• 6. W. Lotzkat, "Industrial Low-Cost PWM lnverter Drives with Ridc-Through Capability", Ph.-D. Thesis (in German), 1991, Wuppertal University, Germany.
• 7. C. Schauder, "Adaptive Speed ldentification for Vector Control of lnduction Motors without Rotational Transducers", IEEE lndustry Applications Society Armual Meeting, San Diego Ca 1989, pp. 493-499.
• 8. T. Okuyama, N . Fujimoto, T. Matsui, and Y. Kubota, "A High Performance Speed Control Schcme for Induction Motor with­out Speed and Voltage Sensors", IEEE lndustry Applicalions Society Annual Meeting. Denver Co. 1986, pp. 106-111.
• 9. T. Ohtani, N. Takada, and K. Tanaka, "Vector Control of lnduction Motor without Shaft Encoder", IEEE Transactions on Industry Appications. Vol. 28, No. I, Jan/Feb.199 2, pp. 157-165.
• 10. H. Kubota, K. Matsuse, and T. Nakano, "OSP Based Speed Adaptive Flux Observer of lnduction Motor", IEEE Transactions 0on Industry Applications. Vol. 29, No. 2, Apr/Mar. 1993, pp. 344-348.
• 11. J. Maes and J.A. Melkebeek, "Speed-Sensorlcss Direct Torque Control of Induction Motors using an Adaptive Flux Observer", IEEE Transactions on Indrustry Applications, Vol. 36, No. 3, May/June 2000, pp. 778-785.
• 12. C. Lascu, Ion Boldea and F. Blaabjerg, "Very Low Speed Sensorless Variable Structure Control of lnduction Machine Drives without Signal Injection", IEEE International Electric Machines and Drives Conference IEMDC, Madison/Wi., USA, June 1-4,· 2003, on CD ROM.
• 13. Y. Murai, T. Watanabe and H. Iwasaki, "Waveform Distortion and Correction Circuit for PWM lnverters with Switching Lag­Times", IEEE Trans. Industry Appl., Vol. IA-23, No. 5, pp. 88I-886, Sept./Oct. 1987.
• 14. J. Holtz and J. Quan, "Sensorless Vector Control of Induction Motors at Very Low Speed using a Nonlinear lnverter Model and Parameter Identification", IEEE lndustry Applications Society Annual Meeting, Chicago, Sept. 30-Oct. 4, 2001.
• 15. Th. Frenzke, F. Hoffman and H.G. Langer, "Speed Sensorless Control of Traction Drivcs - Experiences on Vchicles", 8th European Conference on Power Electronics and Applications EPE, Lausanne, (1999), on CD ROM.
• 16. J. Holtz and J. Quan, "Drift and Parameter Compensated Flux Estimator for Persistent Zero Stator Frequency Operation of Sensorless Controlled lnduction Motors", IEEE Transactions on Inddustry Applications, Vol. 39, No. 4. July/Aug. 2003, pp. 1052-1060.
• 17. J. Holtz and A. Khambadkonc, "Vector Controlled Induction Motor Drive with a Selt: Commissioning Scheme", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1991, pp. 322-327.Sept/Oct. I994, pp. 1219-1224.