Induction motor speed and flux estimation using extended Kalman filter algorithm

• Autorzy: Dyrcz Krzysztof P. , Orłowska-Kowalska Teresa

Warianty tytułu

PL

Odtwarzanie prędkości i strumienia silnika indukcyjnego za pomocą filtru Kalmana

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the application of Kalman filter for state variables estimation of the induction motor. The mathematical model of the extended Kalman filler used for simultaneous rolor flux and speed estimation was presented and tested in simulation. This algorithm was tested from the point of view of its sensitivity to motor parameter changes. The problem of suitable choice of Kalman filter parameters, such as elements of the covariance matrix Q, was also discussed. The influence of this matrix on the state variable estimation quality was also tested in simulation. Some aspects of practical realisation of such Kalman filler were discussed.

PL

Artykuł dotyczy zastosowania filtru Kalmana do odtwarzania zmiennych stanu silnika indukcyjnego. Przedstawiono model matematyczny rozszerzonego filtru Kalmana do jednoczesnej estymacji strumienia i prędkości wirnika oraz zrealizowano badania symulacyjne. Algorytm został przetestowany pod względem wrażliwości na zmiany parametrów schematu zastępczego silnika. Przedyskutowano również problem odpowiedniego doboru parametrów filtru Kalmana, takich jak elementy macierzy kowariancji Q. Przeprowadzono badania symulacyjne wpływu elementów tej macierzy na jakość estymacji zmiennych stanu silnika indukcyjnego. Zwrócono uwagę na niektóre aspekty praktycznej realizacji takiego filtru Kalmana i jego zastosowań w bezczujnikowym napędzie elektrycznym.

Słowa kluczowe

EN

induction motors; speed estimation; flux estimation; extended Kalman filter; sensitivity analysis

PL

silniki indukcyjne; filtr Kalmana; analiza wrażliwości

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 52, nr 3
• Strony: 269--290
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Dyrcz Krzysztof P.

• Institute of Electrical Machines, Drives and Measurements, Wrocław University of Technology

autor

Orłowska-Kowalska Teresa

• Institute of Electrical Machines, Drives and Measurements, Wrocław University of Technology

Bibliografia

• 1. Atkinson D. J., Acarnley P. P., Finch J. W.: Method for the estimation resistance in induction motors. Confer. Proc. of EPE'91, Firenze, Italy, Vol. 3, 1991.
• 2. Atkinson D. J., Acarnley P. P., Finch J. W.: Estimation of rotor resistance in induction motors. IEE Proc. — Electr. Power Appl., Vol. 143, No. 1, 1996.
• 3. Foodor D., et al.: Extended Kalman filter based speed sensorless AC motor control. Proc. of 9th Conf. EPE-PEMC'2000, Kosice, Slovak Rep., Vol. 6, 2000.
• 4. Holtz J.: State of the art of controlled AC drives without speed sensor. Conf. Proc. of PEDS'95, Singapore, 1995.
• 5. Kazimierkowski M. P., Orlowska-Kowalska T.: NN state estimation and control in converter-fed induction motor drives. Chapter 2 in a book: Soft Computing in Industrial Electronics, Physica-Verlang, Springer, Heilderberg, Germany, 2002.
• 6. Lorenz R. D.: Sensorlees drive control methods for stable high performance zero speed operation. Proc. of 9th Conf. EPE-PEMC'2000, Kosice, Slovak Rep., Vol. 1., 2000.
• 7. Orłowska-Kowalska T.: State and parameter observers in the induction motor control systems. Proc. of Intern. Conf. on Electrical Machines, ICEM'92, Manchester, UK, 1992.
• 8. Orłowska-Kowalska T.: Methods of state variables reconstruction for IM sensorless drives — state of the art — (in Polish). In series: Development of Electrical Drives and Power Electronics, Electr. Eng. Committee of Polish Academy of Sciences, 1999, pp. 215-238.
• 9. Orłowska-Kowalska T.: Application of extended Luenberger observer for flux and rotor time constant esimation in IM drives. IEE Proc.D, Vol. 136, 1989.
• 10.Orłowska-Kowalska T., Wojsznis P., Kowalski C: Comparative study of different flux estimators for sensorless induction motor drive. Archives of Electrical Engineering, Vol. 49, No. 1, 2000.
• 11. Orłowska-Kowalska T., Wojsznis P., Kowalski Cz.: Dynamical performances of sensorless induction motor drive with different flux and speed observers. Proc. of European Power Electronics Conference, Graz, Austria, 2001.
• 12. Rajashekara, Kawamura A., Matsue K.: Sensorless Control of AC Motor Drives. Speed and Position Sensorless Operation. IEEE Press, Piscataway, NJ, USA, 1996.
• 13 Vas P.: Sensorless Vector and Direct Torque Control. Oxford Science Publications, 1998.
• 14. Vas P.: Artificial-Intelligence-Based Electrical Machines and Drives. Oxford University Press, New 1999.
• 15. Iserman R.: Digital Control Systems. Vol. 2, Springer Yerlag, 1999.