Dizertačná práca Polohový servopohon s asynchrónnym motorom Žilinská univerzita v Žiline Elektrotechnická fakulta Katedra Výkonových elektrotechnických systémov Dizertačná práca Polohový servopohon s asynchrónnym motorom Ing. Pavol Makyš Werner von Siemens Excellence Award 2007 Bratislava, november 2007

Obsah prezentácie Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskrétneho signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Súčasnosť vs. budúcnosť Idea bezsnímačového riadenia zníženie ceny !!! Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie zvýšenie robustnosti !!!

Bezsnímačové riadenie Rozdelenie Idea bezsnímačového riadenia Bezsnímačové riadenie Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Založené na matematickom modeli motora Nezaložené na matematickom modeli motora Spracovanie signálu ideálny stroj presnosť získaných parametrov široký pracovný rozsah obmedzenie pre nízke a nulové rýchlosti využívanie nelinearít motora nutnosť injektovanie prevádzka pri nulových rýchlostiach Reálne výsledky Zhodnotenie

Metódy nevyužívajúce model motora Idea bezsnímačového riadenia Nesúmernosti Injektovanie Metódy estimovania geometrické nesúmernosti magnetické nesúmernosti: - efekt spôsobený saturáciou - efekt spôsobený drážkovaním rotora - účelové nesúmernosti injektovanie spojitého signálu (HF injektovanie ) injektovanie diskrétneho signálu (INFORM) Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Injektovanie napäťových impulzov Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie Modifikovaná PWM schéma

Snímač zostrojený z koaxiálneho kábla Snímač dI/dt Snímač zostrojený z koaxiálneho kábla Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu alebo Reálne výsledky Zhodnotenie Žiadne obmedzenie pre zapojenie motora !!!

Namerané priebehy dI/dt Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Moment merania dI/dt Spracovanie signálu 5 10 15 1.2 1.3 1.4 1.5 x 10 4 time Polohový signál pa pri injektovaní V1 (5rpm) 1.6 Polohový signál pb pri injektovaní V3 (5rpm) Polohový signál pc pri injektovaní V5 (5rpm) Reálne výsledky Zhodnotenie

Namerané priebehy dI/dt Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Namerané priebehy dI/dt Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Namerané priebehy dI/dt Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

LMDEM- Eliminačná metóda využívajúca malý pamäťový priestor Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Výsledok eliminácie – frekvenčné spektrum Idea bezsnímačového riadenia Frekvenčné spektrum pred a po eliminácií troch nesúmerností Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Namerané výsledky – estimácia polohy rotora Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie Estimácia polohy, polohové signály pfilt, pfilt , poloha rotorovej drážky, poloha rotora

Estimácia – dosiahnuté výsledky Idea bezsnímačového riadenia Porovnanie reálnej a estimovanej polohy rotora pre rozličné pracovné režimy bez zaťaženia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Estimácia – dosiahnuté výsledky Idea bezsnímačového riadenia Porovnanie reálnej a estimovanej polohy rotora pre rozličné pracovné režimy so zaťažením Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Cyklická zmena polohy o 180° zo zmenou zaťaženia Simulácia prevádzky pohonu Cyklická zmena polohy o 180° zo zmenou zaťaženia Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

späť

Použitá riadiaca štruktúra Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie NTO algoritmus:

Prínosy pre vedu a prax Vedecké prínosy predstavujú nasledujúce body: Idea bezsnímačového riadenia Vedecké prínosy predstavujú nasledujúce body: podrobná analýza vzniku magnetických nesymetrií v konštrukcii AM modifikácia metódy injektovania napäťových impulzov, využívajúca iba aktívne vektory V1, V3, V5 a nulové vektory V0 (V7) návrh snímača prúdových derivácií pre metódu injektovania napäťových impulzov návrh metódy LMDEM na eliminovanie nežiaducich nesúmernosti. Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Prínosy pre vedu a prax Prínosy pre prax: Idea bezsnímačového riadenia Prínosy pre prax: experimentálne porovnanie vlastností rôznych typov injektovania napäťových impulzov skonštruovanie snímača prúdových derivácií a porovnanie jeho vlastností z už existujúcimi spôsobmi zisťovania prúdových derivácií (diferencií) implementácia bezsnímačového riadenia polohy rotora asynchrónneho motora s využitím injektovania napäťových impulzov, meraním prúdových derivácií pomocou troch snímačov umiestnených v napájacích vodičoch eliminácia nežiaducich efektov pomocou metódy LMDEM a praktické overenie na digitálnom signálovom procesore TMS320C40 navrhnutie metódy na odhad polohy rotora, ktorá vo všetkých svojich častiach (injektovanie, meranie derivácií, eliminácia) je implementovateľná na nízko nákladové DSP alebo DSC. Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie

Publikácie Príspevky na medzinárodných konferenciách: „Servo-Position Control with Dynamic Lag Precompensator for PMSM Drives“, OPTIM’2004, Brašov, Romania „Near time Optimal Position Control of an Actuator with PMSM”, EPE 2005,Dresden, Germany „Microprocessor Implementation of Observers for Forced Dynamics Control of Induction Motor Drives”, EDPE 2005, Dubrovnik, Crotia „Position Estimation of AC Machines at all Frequencies using only Space Vector PWM based Excitation“, PEMD‘06 , Dublin, Ireland „Shaft sensorless speed control of induction motor drive”, EPE-PEMC’06, Portorož, Slovenia „A low memory disturbance elimination method for sensorless control of induction motor drive using test vector injection“, IECON’06, Paris, France „Sensorless Control of Induction Machines, including Zero Frequency using only Fundamental PWM Excitation”, IECON ’06, Paris, France Idea bezsnímačového riadenia Metódy estimovania Injektovanie diskretného signálu Spracovanie signálu Reálne výsledky Zhodnotenie Príspevky v karentovaných časopisoch: IEEE Transactions on Industrial Application, Jul-August 2007: Position estimation of AC machines over a wide frequency range based on space vector PWM excitation

Ďakujem za pozornosť!