Optimalizace parametrů pozorovatlů typu MRAS pro bezsenzorové řízení asynchronního motoru

Petr Chamrád

Doctoral thesis

Optimalization of MRAS observer parameters for sensorless asynchronous motor control

Abstract:

Tato práce se zaměřuje na problematiku metod bezsenzorového vektorového řízení asynchronního motoru s využitím pozorovatele Current Based MRAS (CB-MRAS). Předmětem práce je vytvoření algoritmu pro automatické nastavovaní parametrů pozorovatele CB-MRAS, řízení odolné vůči poruchám snímače rychlosti rotoru a ověřit jeho chování na laboratorním stanovišti. V úvodu práce je proveden teoretický rozbor problematiky vektorového řízení s asynchronním motorem a implementovaným pozorovatelem CB-MRAS. Na teoretický rozbor navazuje popis problematiky změn parametrů pozorovatele a důsledky změn parametrů pozorovatele na přesnost estimace. Na základě zjištěných poznatků je proveden popis algoritmu, který samočinně nalezne ideální parametry pozorovatele bez zásahu obsluhy. V další části je proveden rozbor důsledků napájení zátěže frekvenčním měničem s napěťovým meziobvodem. Výše zmíněná problematika vektorového řízení s asynchronním motorem a implementovaným pozorovatelem CB-MRAS je doplněna o výsledky simulací z prostředí Matlab-Simulink a o výsledky praktického měření na laboratorním stanovišti. Rozbor zahrnuje dvě varianty pozorovatelů CB-MRAS s rozdílným způsobem výpočtu prostorového vektoru statorového napětí, které je nezbytné pro správnou činnost pozorovatele. Poslední část práce se zabývá možnostmi on-line přepínání mezi senzorovým a bezsezorovým režimem vektorového řízení. V rámci této problematiky byly vytvořeny dvě varianty programů rozpoznávající poruchu snímače polohy hřídele motoru. Výsledky včetně popisu funkce obou programů jsou uvedeny v závěru práce a doplněny o výsledky z praktického měření na laboratorním stanovišti.

Abstract:

This thesis is focused on the methods of sensorless vector control of asynchronous motor using CB-MRAS observer. The matter of this thesis is the creation of a vector control algorithm with asynchronous motor and implementation of CB-MRAS observer into the control structure of the drive. The main purpose is to verify the behavior of the CB-MRAS observer at the laboratory site and to make the assessment of estimated and orientated variables more precise by changing the machine parameters constants for the observer. In the indroduction there is a theoretical analysis of vector control of an asynchronous motor with the implementation of the CB-MRAS observer . The theoretical analysis is followed by the description of the problem of machine parameters constants changes and the consequences of changes in the estimation accuracy. Based on the detected knowledge the algorithm is described. It can automatically find the ideal parameter of the observer without operator intervention. In the next part the consequences of the fed from the frequency converter is analysed. The above-mentioned problems of vector control with asynchronous motor and implemented by CB-MRAS observer are supplemented by results of simulations from the Matlab-Simulink simulation program and by results of practical measurement at laboratory stand. The analysis includes two variants of CB-MRAS observers with a different way of calculating the stator voltage space vector that is necessary for proper observer operation. The last part of the thesis deals with the possibilities of on-line switching between the sensor and sensorless mode of the vector control. As a part of this issue two variants of the program have been created to recognize failure of the motor shaft position sensor. The results - inclusive of a function description of both programs - are presented at the end of the thesis and complemented by additional results from practical measurements at the laboratory site.

Keywords

Bezsenzorové vektorové řízení, vektorové řízení asynchronního motoru, pozorovatel CB-MRAS, estimace veličin, mrtvá doba, samočinné ladění parametrů pozorovatele, změna parametrů pozorovatele, on-line přepínání

Keywords

Sensorless vector control, vector control of an induction motor, CB-MRAS observer, estimation of variables, dead time, automatic tuning of observer‘s parameters constants, change of observer’s constants, on-line switching

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 6. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 18. 6. 2019
• Supervisor: Petr Palacký
• Reader: Pavel Brandštetter, Tomáš Glasberger, David Slivka

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doctoral programme / field:
Elektrotechnika / Elektrické stroje, přístroje a pohony