The simulation studies on the induction motor sensorless field oriented control with the MRAS-based speed estimator including the rotor deep-bar effect

• Autorzy: Utrata Grzegorz , Rolek Jarosław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.07.37

Warianty tytułu

PL

Badania symulacyjne bezczujnikowego układu napędowego z estymatorem typu MRAS uwzględniającym zmienność impedancji wirnika silnika indukcyjnego wynikającą ze zjawiska wypierania prądu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

he paper presents the selected results from the simulation studies on the induction motor (IM) speed-sensorless field oriented control. The rotor flux space vector components and rotor speed were obtained from the MRAS-based speed estimator. This estimator was formulated on the IM space vector model which enables to model the rotor impedance variability resulting from the rotor deep-bar effect by the cascade-connected two-terminal-pair networks with rotor equivalent resistances and leakage inductances.

PL

W artykule zaprezentowano wybrane wyniki badań symulacyjnych bezczujnikowego polowo-zorientowanego układu regulacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego (SI). Składowe wektora przestrzennego strumienia wirnika oraz prędkość kątowa odtwarzane były w tym układzie za pomocą estymatora typu MRAS. Estymator ten został sformułowany na podstawie modelu matematycznego SI z wieloobwodowym odwzorowaniem zmienności impedancji wirnika wynikającej ze zjawiska wypierania prądu.

Słowa kluczowe

EN

induction motor; variable speed drive; state estimation; deep-bar effect

PL

silnik indukcyjny; układ napędowy; estymacja; wypieranie prądu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 7
• Strony: 185--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Utrata Grzegorz

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, 17 Armii Krajowej Ave., 42-200 Czestochowa, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9765-8682

autor

Rolek Jarosław

• Kielce University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Automatic Control and Computer Science, 7 Tysiaclecia Panstwa Polskiego Ave., 25-314 Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9307-5244

Bibliografia

• [1] Seok J.-K., Sul, S.-K., Pseudorotor-flux-oriented control of an induction machine for deep-bar-effect compensation, IEEE Trans. Ind. Appl., 34 (1998), 429–434
• [2] Holtz J., Sensorless control of induction machines—With or without signal injection? IEEE Trans. Ind. Electron., 53 (2008), 7–30.
• [3] H. K. Khalil, E. G. Strangas, S. Jurkovic, Speed Observer and Reduced Nonlinear Model for Sensorless Control of Induction Motors, IEEE Trans. on Control Systems Technology, Vol. 17 (2009), Iss. 2, 327 - 339.
• [4] T. Białoń, A. Lewicki, R. Niestrój, M. Pasko, Stability of a proportional observer with additional integrators on the example of the flux observer of induction motor, Przegląd Elektrotechniczny, R. 87 (2011), nr 4, 142-145.
• [5] G.-J. Jo; J.-W. Choi, Gopinath Model-Based Voltage Model Flux Observer Design for Field-Oriented Control of Induction Motor, IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 45 (2019), Iss. 5, 4581-4592.
• [6] M. J. Durán, J. L. Durán, F. Pérez, J. Fernández, Induction Motor Sensorless Vector Control With Online Parameter Estimation and Overcurrent Protection, IEEE Trans. on Ind. Electron., vol. 53 (2006), no. 1, 154-161.
• [7] D.S. Babb, J.E. Williams, Network analysis of A-C machine conductors, Trans. of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 70 (1951), no. 2, 2001–2005.
• [8] Levy W., Landy C.H., McCulloch M.D., Improved models for the simulation of deep bar induction motors, IEEE Trans. Energy Convers., 2 (1990), 393–400.
• [9] H.V. Khang, A. Arkkio, Parameter estimation for a deep-bar induction motor, IET Electric Power Applications, Vol. 6 (2012), Iss. 2, 133–142.
• [10] J. Rolek, G. Utrata, An identification procedure of electromagnetic parameters for an induction moto equivalent circuit including rotor deep bar effect. Arch. Electr. Eng., 2 (2018), 279–291.
• [11] R.W. De Doncker, Field-oriented controllers with rotor deep bar compensation circuits, IEEE Trans. Ind. Appl., 5 (1992), 1062 1071.
• [12] R.C. Healey, S. Williamson, A.C. Smith, Improved cage rotor models for vector controlled induction motors. IEEE Trans. Ind. Appl., 4 (1995), 812–822.
• [13] E. Mölsä, S.E. Saarakkala, M. Hinkkanen, A. Arkkio, M. Routimo, A Dynamic Model for Saturated Induction Machines with Closed Rotor Slots and Deep Bars. IEEE Trans. Energy Convers., 35 (2020), 157–165.
• [14] G. Utrata, J. Rolek, The Induction Motor MRAS-Based Speed Estimator Capable of Modelling the Slip Frequency Dependent Variability of the Rotor Impedance, Energies, 16(6) (2023).
• [15] C. Schauder, Adaptive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers, IEEE Trans. Ind. Appl., 28 (1992), 1054–1061.
• [16] PN-EN 60034-28: 2013 Rotating Electrical Machines – Part 28: Test Methods for Determining Quantities of Equivalent Circuit Diagrams for Three-Phase Low Voltage Cage Induction Motors. Polski Komitet Normalizacyjny: Warszawa, Poland, 2013.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).