Sensörsüz Vektör Kontrol Performansını Artırmak İçin bir Yöntem

Öz

Sensörsüz vektör kontrol yöntemleri, konum veya hız sensörü bulundurmamaları nedeni ile kimi uygulamalara tercih edilirler. Ancak, bu tip yöntemler doğaları gereği rotor manyetik alanının yerinin tesbiti konusunda hata yaparlar. Bunun sonucu olarak bu şekilde sürülen motorların performansı, sensörlü vektör uygulamalarına göre daha düşüktür. Bu bildiri, motor akımı içinde bulunan rotor oluklarından kaynaklanan harmoniklerin, vektör kontrol algoritması içinde kullanılabilecek kadar kısa bir süre içinde belirlenmesine imkan sağlayan bir yöntem sunmaktadır Böylece sağlanan geri besleme sensörsüz vektör kontrol yöntemleri ile sürülen sürücülerin performansı sensörlü yöntemler kadar iyi hale getirilebilir. Geliştirilen yöntemin özü; akım içindeki oluk harmoniklerini, temel akım bileşeni üzerine bindirilmiş, genlik modülasyonlu bir sinyal olarak ele almaktır. Bu akım sinyalini demodüle ederek rotor oluk harmonik genliği belirlenebilir. Bu bilgiden rotor konumu veya hızı elde edilebilir. Bu amaçla geliştirilen yöntem bir deney motoru üzerinde uygulanmış ve elde edilen sonuçlar bildiride değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• sensörsüz vektör kontrol,akım harmonikleri,rotor oluk harmoniği,konum belirleme

An Approach for Improving Performance of Sensorless Vector Control

Öz

Sensorless vector control methods are preferred in some applications because of lack of position or speed sensor. However, such approaches are prone to error in prediction of rotor magnetic field position. As a consequence, sensorless vector controlled motors have inferior performance as compared to methods, which employ a sensor. The approach in this paper presents a method, which allows prediction of the magnitude of the rotor slot harmonics embedded in motor current, in a duration so short that they can be computed in the period in which vector control algorithm references are calculated. The essence of the presented approach is recogniton of the fact that the fundamental component of motor current actually is amplitude modulated by a current component at rotor slot harmonic frequency. Using this information, rotor position or motor speed can be obtained. The method developed for this purpose is described and tested on a motor in the laboratory and the results obtained are presented.

Anahtar Kelimeler

• Sesorless vector control,current harmonics,rotor slot harmonics,position identification,speed identification

Kaynakça

1. [1] Novotny D.W., T. A. Lipo, "Vector Control and Dynamics of AC Drives", Oxford University Press, 1998.
2. [2] Jansen P.L, Lorenz R.D. "Transducerless Position and Velocity Estimation in Induction and Salient AC Machines", IEEE transactions on industry applications, vol. 31, no. 2, 1995.
3. [3] Cilia, J.; Asher, G.M.; Bradley, K.J.; , "Sensorless position detection for vector controlled induction motor drives using an asymmetric outer-section cage," Industry Applications Conference1996, 286-292.
4. [4] V. Kokko, "Condition monitoring of squirrel-cage motors by axial magnetic flux measurements," Doktora tezi, Oulu Üniversitesi, 2003.
5. [5] M.D. Negrea, "Electromagnetic flux monitoring for detecting faults in electrical machines," Doktora tezi, Department of Electrical and Communications Engineering Helsinki Teknoloji Üniversitesi, 2006.
6. [6] Nemec, M.; Drobnic, K.; Nedeljkovic, D.; Fiser, R.; Ambrozic, V.; , "Detection of Broken Bars in Induction Motor Through the Analysis of Supply Voltage Modulation," Industrial Electronics, IEEE Transactions on , vol.57, no.8, Aug. 2010, 2879-2888.
7. [7] 0 R. Blasco-Gimenez, G. M. Asher, M.Sumner, K.J. Bradley," Performance of FFT-Rotor Slot Harmonic Speed Detector for Sensorless Induction Motor Drives", IEEE Proc.-Electr. Power Appl., Vol. 143/3, May 1996, 258-268.
8. [8] Ozan Keysan, H. Bülent Ertan, “Real Time Speed & Position Estimation Using Rotor Slot Harmonics” IEEE Trans. Industrial Informatics, paper No: 10.1109/TII.2012.2210231 , 2013.

9. [9] Keysan O. “A Non-Invasive Speed and Position Sensor For Induction Machines Using External Search Coils”, Orta Doğu Teknik Üniveristesi, Y, Lisans tezi, 2009. [10] 18 M. Ishida, K. Hayashi, Ueda M. "A Speed Detection Method of Squirrel-Cage Induction Motor Utilizing Rotor Slot-Harmonics in the Air Gap and its Application to Slip-Frequency Control" Trans. IEEE Japan, Vol. 99B, 1979.
10. [11] Ishida M., Iwata K. "A New Slip Frequency Detector of an Induction Motor Utilizing Rotor Slot Harmonics", IEEE Transactions on Industry Applications Vol.IA-20, No.3 May-June 1984, , 575-582.
11. [12] Filci,T., “Prediction of rotor Position From Rotor Slot Harmonics Existing in Motor Stator Current”, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Şubat 2016.
12. [13] Keysan O., Ertan H. B. “Determination of Rotor Slot Number of an Induction Motor Using an External Search Coil”, FactaUniversitatis, Ser.:Elec. Energ. Vol. 22, no.2 August 2009, 227-234.