Spelling suggestions: "subject:"AC motor drives"" "subject:"AC motor brives""
1 |
Unified Position Sensorless Solution with Wide Speed Range Capabilities for IPM Synchronous Motor DrivesSun, Yingguang January 2017 (has links)
This thesis presents a unified nonlinear optimization based speed and position estimation method in position sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drives at wide speed range including standstill.
The existing electromotive force (EMF) based sensorless methods are suitable for medium and high speed operation, but they can't be applied at low speed and standstill condition due to the reduced EMF values. The conventional saliency tracking based sensorless methods usually employ the continuous voltage or current injection at low speed including standstill condition. However, these methods degrade at high speed by introducing higher loss and torque ripples caused by the injection. Additionally, the initial rotor position needs to be detected at the machine startup to avoid the reverse rotation and to guarantee the delivery of the expected torque. Therefore, different position estimation techniques need to be combined in the controller at wide speed range, which increases the control system complexity.
Hence, a unified nonlinear optimization based speed and position estimation method is proposed. At startup and standstill conditions, three steps are employed for initial position estimation. Step I employs pulse voltage injection in the stationary reference frame and a cost function which contains the knowledge of initial rotor position. The rotor position can be estimated by minimizing the cost function with injected voltage and induced current. Since the estimation results in Step I have an ambiguity of 180 degree, a generalized approach to magnetic polarity detection which exploits asymmetries in machine specific differential inductance profiles is employed as Step II. In order to improve the estimation accuracy, continuous sinusoidal voltage is injected in estimated rotor reference frame in Step III. A modified cost function is minimized based on the injected voltage and resulting current. At running state, cost functions which employ both speed and position as decision variables are proposed and utilized for estimation. The speed and position estimation can be delivered by minimizing the proposed cost functions based on the measurements of the stator voltage and current. Since only one position estimator exists in the drive system, the speed and position estimation is unified at wide speed range. The feasibility of the proposed estimation algorithms is validated with the prototype 5 KW IPMSM drives test bench.
In order to benchmark the proposed estimation method, the performance of the proposed method was compared with existing sensorless control methods on the same prototype IPMSM drives test bench. Under the same test conditions, the proposed method outperforms with improved transient performance and steady state accuracy. Moreover, the proposed method is capable of delivering estimation with different voltage injection types and involving the nonlinear motor parameters, which makes this method more flexible in practice. Additionally, the capability of estimating speed and position with low sampling frequency also makes the application of the proposed method promising in high power AC motor drive systems. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)
|
2 |
Integrated Common And Differential Mode Filters With Active Damping For Active Front End Motor DrivesAcharya, Anirudh B 01 1900 (has links) (PDF)
IGBT based power converters acts as front end in the present day Adjustable Speed Drive (ASD). This offers many advantages and makes regenerative action possible. PWM rectifier operation produces electrically noisy DC bus on common mode basis. This results in higher ground current as compared to three phase diode bridge rectifier. Due to fast turn-ON and turn-OFF time of IGBT, the inverter output voltage dv/dt is high during switching transients and voltage waveform is rich in harmonics. As a result, in applications involving long cable the motor terminal voltage during the switching transient is as high as twice the applied voltage. This voltage stress reduces the life of insulation in motors. The high dv/dt output voltage applied at the motor terminal excites the parasitic capacitive coupling resulting in increased ground currents and causes Electric Discharge Machining (EDM) which reduces the life of motor bearings. The common mode voltage due to PWM rectifier and the inverter appear at the motor terminals exacerbating these problems.
The common mode voltage due to PWM inverter with PWM rectifier is analyzed. An integrated approach for filter design is proposed wherein the adverse effects due to common mode voltage of both AFE converter and the inverter is addressed. The proposed topology addresses the problems of common mode voltage, common mode current and voltage doubling due to ASD. The design procedure for proposed filter topology is discussed with experimental results that validate the effectiveness of the filter.
Inclusion of such higher order filter in the converter topology leads to problems such as resonance. Passive methods are investigated for damping the line resonance due to LCL filter and common mode resonance due to common mode filter. The need for active damping technique for resonance due to common mode filter is presented. State space based damping technique is proposed to effectively damp the resonance due to line filter and the common mode filter. Experimental results are presented that validate the effectiveness of active damping both on the line basis (differential mode) and line to ground basis (common mode) of the filter.
|
3 |
Robustní řízení synchronního stroje s permanentními magnety a spínaným tokem / Fault-Tolerant Control of a Flux-switching Permanent Magnet Synchronous MachineAboelhassan, Mustafa Osman Elrayah January 2013 (has links)
Je jasné, že nejúspěšnější konstrukce zahrnuje postup vícefázového řízení, ve kterém každá fáze může být považována za samostatný modul. Provoz kterékoliv z jednotek musí mít minimální vliv na ostatní, a to tak, že v případě selhání jedné jednotky ostatní mohou být v provozu neovlivněny. Modulární řešení vyžaduje minimální elektrické, magnetické a tepelné ovlivnění mezi fázemi řízení (měniče). Synchronní stroje s pulzním tokem a permanentními magnety se jeví jako atraktivní typ stroje, jejíž přednostmi jsou vysoký kroutící moment, jednoduchá a robustní konstrukce rotoru a skutečnost, že permanentní magnety i cívky jsou umístěny společně na statoru. FS-PMSM jsou poměrně nové typy střídavého stroje stator-permanentní magnet, které představují významné přednosti na rozdíl od konvenčních rotorů - velký kroutící moment, vysoký točivý moment, v podstatě sinusové zpětné EMF křivky, zároveň kompaktní a robustní konstrukce díky umístění magnetů a vinutí kotvy na statoru. Srovnání výsledků mezi FS-PMSM a klasickými motory na povrchu upevněnými PM (SPM) se stejnými parametry ukazuje, že FS-PMSM vykazuje větší vzduchové mezery hustoty toku, vyšší točivý moment na ztráty v mědi, ale také vyšší pulzaci díky reluktančnímu momentu. Pro stroje buzené permanentními magnety se jedná o tradiční rozpor mezi požadavkem na vysoký kroutící moment pod základní rychlostí (oblast konstantního momentu) a provozem nad základní rychlostí (oblast konstantního výkonu), zejména pro aplikace v hybridních vozidlech. Je předložena nová topologie synchronního stroje s permanentními magnety a spínaným tokem odolného proti poruchám, která je schopná provozu během vinutí naprázdno a zkratovaného vinutí i poruchách měniče. Schéma je založeno na dvojitě vinutém motoru napájeném ze dvou oddělených vektorově řízených napěťových zdrojů. Vinutí jsou uspořádána takovým způsobem, aby tvořila dvě nezávislé a oddělené sady. Simulace a experimentální výzkum zpřesní výkon během obou scénářů jak za normálního provozu, tak za poruch včetně zkratových závad a ukáží robustnost pohonu za těchto podmínek. Tato práce byla publikována v deseti konferenčních příspěvcích, dvou časopisech a knižní kapitole, kde byly představeny jak topologie pohonu a aplikovaná řídící schémata, tak analýzy jeho schopnosti odolávat poruchám.
|
Page generated in 0.0301 seconds