Експериментальна оцінка потоків, струмів та швидкості асинхронного двигуна

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252968

Ключові слова:

асинхронний двигун, розширений фільтр Калмана, оцінка швидкості, оцінка потоку ротора, бездатчиковий привід

Анотація

Управління приводом асинхронного двигуна та його оцінка є широкою темою. За останні кілька років різко виріс ринок регульованих приводів. Виробники усвідомили важливість не тільки управління діапазоном швидкості або крутного моменту, але і зниження енергоспоживання. Це обумовлює необхідність розробки нових алгоритмів та схем управління, що включають ці рішення. Дійсно, оцінка швидкості повинна використовуватися в одній або декількох областях схеми управління, в залежності від мети управління. Проводиться дослідження даної концепції, а також найбільш поширених методик оцінки швидкості.

В даний час існує безліч інструментів для оцінки швидкості обертання ротора без використання датчика швидкості. Сучасні методи обробки сигналів дозволяють реалізувати схему оцінки з можливістю контролю струмів та напруг. Тому в даній роботі пропонується концепція оцінки струмів, швидкості та потоків на основі розширеного фільтра Калмана. Контролюючи відношення теоретичного залишку до фактичного, виміряна коваріаційна матриця шуму рекурсивно коригується в режимі онлайн для поступового наближення до реального рівня шуму. Таким чином, фільтр виконує оптимальну оцінку та підвищує точність оцінки швидкості. Також було вивчено вплив зміни навантаження на оцінку струмів, потоків та швидкості. Результати моделювання та експериментів показують, що запропонований вдосконалений адаптивний розширений оцінювач Калмана має сильну здатність до пригнічення випадкового шуму вимірювань. Результати також підтверджують точність запропонованої схеми для оцінки станів асинхронного двигуна за різних рівнів навантаження. Він дозволяє точно оцінити швидкість двигуна і має хорошу здатність запобігати помилкам для задоволення фактичних потреб проекту.

Спонсор дослідження

  • The authors would like to express their gratitude to the, University of Kirkuk for their provided facilities, which helped to improve the quality of this work.

Біографії авторів

Najimaldin M. Abbas, University of Kirkuk

Assistant Professor

Department of Electrical Engineering

College of Engineering

Ali Merwan Shakor, University of Kirkuk

Assistant Lecturer

Department of Electrical Engineering

College of Engineering

Посилання

  1. Vas, P. (1992). Electrical machines and drives: a space-vector theory approach. New York: Oxford University Press, 808.
  2. Vas, P. (1990). Vector Control of AC Machines. New York: Oxford University Press.
  3. Alonge, F., D’Ippolito, F., Sferlazza, A. (2014). Sensorless Control of Induction-Motor Drive Based on Robust Kalman Filter and Adaptive Speed Estimation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61 (3), 1444–1453. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2013.2257142
  4. Zhou, L., Wang, Y. (2016). Speed sensorless state estimation for induction motors: A moving horizon approach. 2016 American Control Conference (ACC). doi: https://doi.org/10.1109/acc.2016.7525249
  5. Horvath, K., Kuslits, M. (2017). Optimization-based parameter tuning of unscented Kalman filter for speed sensorless state estimation of induction machines. 2017 5th International Symposium on Electrical and Electronics Engineering (ISEEE). doi: https://doi.org/10.1109/iseee.2017.8170649
  6. Bazylev, D. N., Doria-Cerezo, A., Pyrkin, A. A., Bobtsov, A. A., Ortega, R. (2017). A new Approach For flux and rotor resistance estimation of induction motors. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 1885–1890. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.259
  7. Alonge, F., D’Ippolito, F., Fagiolini, A., Garraffa, G., Raimondi, F. M., Sferlazza, A. (2019). Tuning of Extended Kalman Filters for Sensorless Motion Control with Induction Motor. 2019 AEIT International Conference of Electrical and Electronic Technologies for Automotive (AEIT AUTOMOTIVE). doi: https://doi.org/10.23919/eeta.2019.8804540
  8. Wang, Y., Deng, Z. (2012). An Integration Algorithm for Stator Flux Estimation of a Direct-Torque-Controlled Electrical Excitation Flux-Switching Generator. IEEE Transactions on Energy Conversion, 27 (2), 411–420. doi: https://doi.org/10.1109/tec.2012.2188139
  9. Wang, K., Chen, B., Shen, G., Yao, W., Lee, K., Lu, Z. (2014). Online Updating of Rotor Time Constant Based on Combined Voltage and Current Mode Flux Observer for Speed-Sensorless AC Drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61 (9), 4583–4593. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2013.2288227
  10. Holtz, J., Quan, J. (2002). Sensorless vector control of induction motors at very low speed using a nonlinear inverter model and parameter identification. IEEE Transactions on Industry Applications, 38 (4), 1087–1095. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2002.800779
  11. Staines, C. S., Asher, G. M., Sumner, M. (2006). Rotor-position estimation for induction machines at zero and low frequency utilizing zero-sequence currents. IEEE Transactions on Industry Applications, 42 (1), 105–112. doi: https://doi.org/10.1109/tia.2005.861367
  12. Rashed, M., Stronach, A. F. (2004). A stable back-EMF MRAS-based sensorless low-speed induction motor drive insensitive to stator resistance variation. IEE Proceedings - Electric Power Applications, 151 (6), 685. doi: https://doi.org/10.1049/ip-epa:20040609
  13. Park, C.-W., Kwon, W.-H. (2004). Simple and robust speed sensorless vector control of induction motor using stator current based MRAC. Electric Power Systems Research, 71 (3), 257–266. doi: https://doi.org/10.1049/ip-epa:20040609
  14. Lascu, C., Boldea, I., Blaabjerg, F. (2006). Comparative study of adaptive and inherently sensorless observers for variable-speed induction-motor drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 53 (1), 57–65. doi: https://doi.org/10.1109/tie.2005.862314
  15. Krause, P. C., Wasynczuk, O., Sudhoff, S. D. (2002). Analysis of Electric Machinery and Drive Systems. Wiley-IEEE Press, 632. doi: https://doi.org/10.1109/9780470544167
  16. Manias, S. N. (2017). Power Electronics and Motor Drive Systems. Academic Press.
  17. Håland, D. (2017). Sensorless Control of Induction Motors Using an Extended Kalman Filter and Linear Quadratic Tracking. University of Agder. Available at: https://uia.brage.unit.no/uia-xmlui/handle/11250/2454405?locale-attribute=en
  18. Ouhrouche, M. A. (2002). Estimation Of Speed, Rotor Flux, And Rotor Resistance In Cage Induction Motor Using The EKF Algorithm. International Journal of Power and Energy Systems, 22, 103–109.
  19. Blaschke, F. (1972). The Principle of Field Orientation as Applied to the New Transvector Closed-Loop System for Rotating-Field Machines. Siemens Review, 5, 217–219.
  20. Li, L., Zhang, Z., Wang, C. (2019). A flexible current tracking control of sensorless induction motors via adaptive observer. ISA Transactions, 93, 180–188. doi: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2019.02.032

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-25

Як цитувати

Abbas, N. M., & Shakor, A. M. (2022). Експериментальна оцінка потоків, струмів та швидкості асинхронного двигуна. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(2(115), 85–95. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252968

Номер

Том 1 № 2(115) (2022): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Najimaldin M. Abbas, Ali Merwan Shakor

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.