Baigiamajame darbe sudarytas uždarosios asinchroninės bejutiklės vektoriškai valdomos pavaros imitacinis modelis ir ištirtos charakteristikos. Teorinėje darbo dalyje yra aptariami asinchroninių elektros pavarų privalumai bei šiose pavarose naudojami greičio jutikliai. Aprašomi stebiklių privalumai bei trūkumai, pagrindžiamas jų naudojimas asinchroninėse pavarose. Nagrinėjami bejutiklių elektros pavarų ypatumai, aprašomi vektorinio valdymo bendrieji principai bei aprašomi bejutiklėse vektoriškai valdomose pavarose naudojamų stebiklių modeliai. Pateikiami du skirtingi asinchroninių variklių matematiniai modeliai. Tiriamojoje dalyje parenkamas asinchroninio variklio modelis, tiriant abiejų imitacinių modelių dinamines greičio charakteristikas. Sudaromas stebiklio imitacinis modelis. Tiriamos stebiklio greičio dinaminės charakteristikos, sudaroma uždaroji greičio reguliavimo sistema su stebikliu. Analizuojamos uždarosios greičio reguliavimo sistemos greičio charakteristikos be apkrovos, su šuoline apkrova ir harmoniškai kintančia apkrova. Nagrinėjama sistemos stiprinimo koeficiento įtaka uždarosios greičio reguliavimo sistemos greičio charakteristikų pereinamiesiams procesams. Magistro darbas baigiamas tyrimo išvadomis, kuriose aptariamas darbo rezultatų realaus pritaikymo galimybės. Darbą sudaro 8 dalys: įvadas, žymėjimai, literatūros šaltinių analizė, tyrimo tikslas ir uždaviniai, teorinė dalis, tiriamoji dalis išvados ir pasiūlymai, literatūros šaltiniai. / The final master degree thesis presents sensorless vector controlled induction motor drive simulation model and characteristics. In the analytic part of master thesis advantages of induction motor drives and speed sensors are described. Advantages and disadvantages of speed estimators are presented and purpose of using them are proved. Peculiarities of sensorless motor drives, principles of vector control and models of speed estimators are analyzed. Two simulation models of induction motor are proposed. In the research part characteristics of induction motors are compared and motor model is chosen. Characteristics of open loop induction motor drive are investigated and simulation model of closed loop induction motor drive with speed estimator is designed. Characteristics of closed loop control system at no load, constant load and harmonic load are analyzed and influence of speed controller gain is considered. Thesis is closed with conclusions about designed system application in real projects. Structure: introduction, list of symbols, literature review, the study aims and objectives, the theoretical part, research part, conclusions and proposals, references.

Ce travail de recherche s'intéresse à la commande sans capteur mécanique du moteur synchrone à aimants permanents (MSAP) à pôles saillants, particulièrement en basse vitesse, avec détection de la position initiale du rotor. Après une présentation des techniques et approches qui ont initié nos travaux, en terme d'estimation de la vitesse et/ou de la position, nous avons choisi celles qui présentent plus d'intérêt de point de vue stabilité, robustesse, précision et simplicité d'implémentation. La première approche est basée sur le Système Adaptatif avec Modèle de Référence (MRAS). Quant à la deuxième, elle est réalisée autour d'un observateur non-linéaire pour l'estimation de la position et de la vitesse du MSAP à pôles saillants. Les deux techniques d'observation de la vitesse sont associées à une commande par orientation du flux rotorique avec la technique MLI vectorielle. Pour détecter la position initiale du rotor, nous avons utilisé une nouvelle approche qui permet d'estimer cette position avec une incertitude de ±5° mécanique. Cette nouvelle approche est basée sur l'application de signaux tests aux bornes des phases statoriques du MSAP. Des résultats de simulation et expérimentaux sont présentés tout au long de ces travaux pour valider les études théoriques de la commande vectorielle sans capteur mécanique du MSAP. Enfin, nous avons étudié et analysé les performances de la commande tolérante aux défauts sans capteur mécanique du MSAP en présence de défaillances de types transistors à l'état-off. / This research focuses on the sensorless vector control of a salient pole permanent magnet synchronous motor (PMSM), particularly at low speed, with detection of the initial rotor position. In first step, an overview of the state of the art concerning the estimation of the rotor speed as well as the initial rotor position of PMSM is addressed. From such a study, we have adopted an interesting strategy based on the model reference adaptive system (MRAS). The second step in this research consists in studying the performances and the feasibility of a non-linear observer for closed-loop vector control of salient pole PMSM. The MRAS technique as well as the non-linear observer is associated to a vector control scheme based on the field oriented strategy with space vector pulse width modulation (SVPWM). To detect the initial rotor position, we have proposed a new approach which estimates the position with a resolution of ±5° mechanical degrees. This new approach is based on applying short voltage pulses to the stator winding of salient pole PMSM. Several simulation and experimental results are presented to confirm the theoretical studies of the sensorless vector control of the salient pole PMSM drive. Finally, we have analyzed the performances of the sensorless speed fault tolerant control (FTC) of salient pole PMSM under failures related to the voltage source inverter (open circuit fault). The experimental results obtained based on the proposed techniques using nonlinear and MRAS observers have been improved in term of the reliability and allow a continuous operation of the salient pole PMSM drive even when it is supplied with two inverter legs.

Les travaux de recherche développés, dans ce rapport de thèse de Doctorat traitent la commande vectorielle indirecte par orientation du flux statorique d'une machine asynchrone avec ou sans capteur de vitesse. L'approche développée utilise la méthode adaptative avec modèle de référence. Le modèle de référence ainsi que le modèle ajustable, qui sont développés dans un repère lié au stator, sont utilisés pour l'estimation de la vitesse de rotation, de la résistance rotorique et enfin l'estimation mutuelle de la vitesse de rotation et de résistance rotorique d'une machine asynchrone à partir de la connaissance des courants et tensions statoriques. Pour annuler l'erreur statique lors de la régulation de la vitesse et améliorer par la suite les performances des résultats obtenus, le couple résistant, qui peut être considéré comme une perturbation, a été estimé en se basant sur les variables d'état du moteur à commander. Pour cela une procédure d'estimation du couple résistant de la même machine a été développée en se basant sur un observateur de type Luenberger. Les résultats de simulation numérique obtenus dans l'environnement Matlab- Simulink ainsi que les résultats expérimentaux, obtenus sur deux plates formes d'essais de machines asynchrones équipées chacune d'une carte de commande temps réel de type DS1104, valident bien les algorithmes développés. / The research developed in this PhD report deal with indirect stator field oriented control (ISFOC) of an induction motor drive (IM), with and without speed sensor. The developed approach uses the method with Model Reference Adaptive System (MRAS). The reference model and the adjustable one, which are developed in stationary stator reference frame, are used to estimate the rotor speed, the rotor resistance and the simultaneous estimation of speed and rotor resistance of the (IM) from the knowledge of the stator currents and voltages. To cancel the static error in the speed control and ameliorate subsequently the performance results, the load torque, which can be considered as a disturbance, has been estimated based on the state variables of the motor to be controlled. For this, a procedure was developed to estimate the torque of the same machine based on a Luenberger observer. The numerical simulations results obtained with Matlab-Simulink software package as well as the experimental results, obtained on two platforms for testing asynchronous machines each equipped with a real time controller board of dSPACE, validate the developed algorithms.