Gearless low-speed PMSM drive with estimator of perturbed rotor position angle

• Autorzy: Biskup T. , Kołodziej H. , Wolnik T. , Król E.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.06.20

Warianty tytułu

PL

System napędowy taśmociągu z wolnobieżnym silnikiem PMSM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The drive system of belt conveyor with low-speed PMSM motor rated at 250 kW is presented in the paper. The motor has been optimized so that it would attain maximum torque value in overload range. This has been achieved by introducing additional packing of ferromagnetic material along the rotor circumference. To determine rotor position, an estimation system basing on perturbed test signal from absolute encoder with SSI serial communication has been used. The position estimator has been verified in the model circuit and real drive system.

PL

W artykule przedstawiono system napędowy taśmociągu z wolnobieżnym silnikiem PMSM o mocy 250kW. Silnik został zoptymalizowany w kierunku osiągnięcia maksymalnej wartości momentu w obszarze przeciążenia. Zostało to osiągnięte między innymi poprzez wprowadzenie dodatkowych wypełnień z materiału ferromagnetycznego na obwodzie wirnika. Do wyznaczania położenia wirnika wykorzystano system estymacji bazujący na zakłóconym sygnale pomiarowym z enkodera absolutnego o komunikacji szeregowej SSI. Estymator położenia został zweryfikowany w układzie modelowym oraz rzeczywistym systemie napędowym.

Słowa kluczowe

EN

PMSM; microprocessor control; low-speed drive

PL

silnik PMSM; napęd wolnobieżny; sterowanie mikroprocesorowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 6
• Strony: 103--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Biskup T.

• ENEL-PC sp. z o.o. ul. Graniczna 74B, 44-178 Przyszowice

autor

Kołodziej H.

• ENEL-PC sp. z o.o. ul. Graniczna 74B, 44-178 Przyszowice

autor

Wolnik T.

• Institute of Electrical Drives and Machines Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

autor

Król E.

• Institute of Electrical Drives and Machines Al. Roździeńskiego 188, 40-203 Katowice

Bibliografia

• [1] Bose B. K.: Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall, 2002
• [2] Dukalski P., Rossa R., Dzikowski A.: Symulacje pracy napędu z silnikiem synchronicznym wzbudzanym magnesami trwałymi przeznaczonego do zastosowania w lokomotywie akumulatorowej typu Lea BM-12, Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 3/2016, pp. 7-12
• [3] Pacas M. : Sensorless Drives in Industry Application, IEEE Ind. Electr. Magazine, Jun. 2011
• [4] Zhang Z., Zhao Y., Qiao W., Qu L.: A Discrete-Time Direct Torque Control for Direct-Drive PMSG-Based Wind Energy Conversion Systems, IEEE Tran. on Ind. Appl., Vol. 51, no. 4, Jul/Aug 2015
• [5] Ahmad M. Z., Sulaiman E., Haron Z. A., Kosaka T.: Preliminary Studies on a New Outer-Rotor Permanent Magnet Flux Switching Machine with Hybrid Excitation Flux for Direct Drive EV Applications, International Conference on Power and Energy (PECon), 2-5 December 2012, Kota Kinabalu Sabah, Malaysia
• [6] Rossa R.: Zaawansowane rozwiązania techniczne w napędzie elektrycznym „E-KIT” dla miejskiego samochodu osobowego, Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 2/2014, pp. 145- 149
• [7] Rossa R., Wolnik T.: Porównanie dwóch silników synchronicznych z magnesami trwałymi do pojazdu terenowego typu Quad z napędem elektrycznym, Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 100/2013, pp. 105-110
• [8] Peroutka Z., Zeman K., Krůs F., Košta F: New Generation of Trams with Gearless Wheel PMSM Drives: From Simple Diagnostics to Sensorless Control, 14th International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC 2010, 6-8 September 2010, Ohrid, Republic of Macedonia
• [9] Chen H., Aït-Ahmed N., Zaïm E.H., Machmoum M.: Marine Tidal Current Systems: state of the art, IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), 28-31 May 2012 Hangzhou China
• [10] Meier F. : Permanent-Magnet Synchronous Machines with Non-Overlapping Concentrated Windings for Low-Speed Direct-Drive Applications, PhD thesis, Royal Institute of Technology, School of Electrical Engineering Electrical Machines and Power Electronics, Stockholm 2008.
• [11] Jahns T. M.: The Expanding Role of PM Machines in Direct- Drive Applications, International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 20 - 23 August 2011 Beijing, China
• [12] Finch J.W., Giaouris D.: Controlled AC Electrical Drives, IEEE Tran. on Ind. Elect., Vol. 55, no. 2, Feb. 2008
• [13] Ming-Shi Huang, Chin-Hao Chen, Hsin-Hung Chou, Guen- Zheng Chen, Wen-Ko Tsai: An Accurate Torque Control of Permanent Magnet Brushless Motor using Low- resolution Hall- Effect Sensors for Light Electric Vehicle Applications, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition 15-19 Sep. 2013 15-19 Sep. 2013, Denver, USA
• [14] de Almeida A.T., Ferreira F. J. T. E., Baoming G.: Beyond Induction Motors – Technology Trends to Move Up Efficiency, IEEE Tran. on Ind. Appl. Vol. 50, no 3, May/Jun. 2014
• [15] Yaojing F., Kai Y., Chenglin G.: Design and Optimization of External-Rotor Torque Motor, International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 15-18 Nov. 2009 Tokyo Japan
• [16] Iyer K. L. V., Mukundan S., Dhulipati H., Mukherjee K., Minaker B., Kar N. C.: Design Considerations for Permanent Magnet Machine Drives for Direct-Drive Electric Vehicles, IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 10-13 May 2015 Coeur d'Alene, ID, USA
• [17] Shi-Uk Chung, Seok-Hwan Moon, Dong-Jun Kim, Jong-Moo Kim: Development of a 20-Pole–24-Slot SPMSM With Consequent Pole Rotor for In-Wheel Direct Drive, IEEE Tran. on Ind. Electr., Vol. 63, no. 1, Jan. 2016
• [18] Cicalé S., Albini L., Parasiliti F., Villani M.: Design of a Permanent Magnet Synchronous Motor with Grain Oriented Electrical Steel for Direct-Drive Elevators, XXth International Conference on Electrical Machines (ICEM), 2-5 Sept. 2012 Marseille France
• [19] Bingyi Z., Sen W., Guihong F.: Design of High-power PMSM for Direct-drive Oil Drilling Mud Pump, International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), 20 - 23 August 2011 Beijing, China,
• [20] Tlali P. M., Gerber S., Wang R.-J.: Optimal Design of an Outer- Stator Magnetically Geared Permanent Magnet Machine, IEEE Tran. on Magn., Vol. 52, no. 2, Feb 2016
• [21] Wolnik T.: Bezprzekładniowy napęd elektryczny górniczego przenośnika taśmowego, Przegląd Górniczy, 7/2016, pp. 63-69
• [22] Wolnik T., Król E.: Optymalizacja obwodu elektromagnetycznego silnika do bezprzekładniowego napędu górniczego przenośnika taśmowego, Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 2/2016 (110), pp. 123-128
• [23] Gawron S.: Wybrane innowacyjne projekty maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi i ich praktyczne zastosowania, Maszyny Elektryczne. Zeszyty Problemowe, 1/2016 (109), pp. 1-10
• [24] Wolnik T, Król E., Glinka T., Białas A.: Silnik z magnesami trwałymi o zwiększonym momencie elektromagnetycznym, Patent RP nr PL226450 z dnia 31.07.2017
• [25] Biskup T, Kołodziej H., Glinka T, Wolnik T.: Sposób odtwarzania kąta położenia wirnika na podstawie informacji z enkodera absolutnego, Patent RP nr PL225493 z dnia 28.04.2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).