Asenkron motorun sayısal işaret işleyici tabanlı vektör kontrolü
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2006
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu çalışma asenkron motorun sayısal işaret işleyici tabanlı hız algılayıcısız vektör kontrolünü inceleme amacıyla yapılmıştır. Öncelikle bu konuyla ilgili daha önce yapılmış çalışmalar araştırılmıştır. Çalışmamızda uygun bir vektör kontrol yöntemi bulunması için incelenen kaynaklarda kullanılan vektör kontrol yöntemleri çeşitli simülasyon yazılımları üzerinde test edilmiştir. Daha sonra, simülasyon çalışmalarında, farklı simülasyon yazılımları ve bu yazılımların sağladığı simülasyon yöntemleri incelenmiştir ve simülasyon çalışmasında kullanılacak simülasyon yöntemi ve uygun yazılım araştırılmıştır. Simülasyon yazılımı ve yöntemi seçilirken simülasyon hızına, programın kararlılığına ve simülasyon çalışması sonucunda elde edilen verilerin incelenmesi için kullanılan araçlara dikkat edilmiştir. Böylece simülasyon için MATLAB/SIMULINK yazılım paketi ve C S-Function kullanılmasına karar verilmiştir. Simülasyon ortamında test edilen vektör kontrol yöntemlerinin pratikte de test edilebilmesi için asenkron motora ve DSP tabanlı sürücüye ihtiyaç duyulmuştur. Sürücü sistemden beklenen en önemli özellik düşük-maliyettir. Sürücü sistem için test amaçlı kullanılabilecek bir DSP kartı araştırılmıştır ve TMS320F243 sabit- noktalı DSP içeren düşük-maliyetli bir kart satın alınmıştır. Bu DSP kartla uyumlu bir motor kontrolör kartı piyasada mevcut olmasına rağmen, oldukça pahalı olduğundan daha düşük-maliyetli benzer bir kart tasarlanmış ve imal edilmiştir. Böylece, araştırılan kaynaklarda verilen vektör kontrol yöntemlerini hem simülasyon ortamında hem de pratikte test etme imkanı sağlanmıştır. Kaynak araştırması sırasında, hız algılayıcısız vektör kontrolünde rotor hızı ve durum değişkenleri ile makine parametrelerinin kestirilmesi için genellikle Model Referans Adaptif Sistem (MRAS) ve gözetleyici tabanlı yöntemlerle karşılaşılmıştır. ii Çalışmamızda, öncelikle diğerlerinden daha basit algoritması olan MRAS üzerinde durulmuştur. Rotor hız kestirimi için MRAS kullanan vektör kontrol yöntemleri simülasyon ortamında düşük rotor hızları haricinde iyi sonuçlar vermiştir. Fakat pratikte anlamlı sonuçlar elde edilememiştir. kinci olarak Genişletilmiş Kalman Filtresi (EKF) içeren gözetleyici tabanlı kestirim yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem karmaşık bir algoritma gerektirir. Fakat parametre değişimlerine ve ölçüm gürültülerine karşı bağışıklığı nedeniyle hem simülasyon ortamında hem de pratikte sıfırdan nominal değerine kadar tüm rotor hızlarında uygun sonuçlar vermiştir. Denemelerden sonra, vektör kontrol için gerekli tüm verilerin stator akımları ile inverter DC besleme voltajı ölçümleri yardımıyla EKF tabanlı gözetleyici tarafından kestirilen hız algılayıcısız doğrudan vektör kontrol yöntemi kullanılmasına karar verilmiştir. Önerilen yöntem simülasyon ortamında ve pratikte test edilmiştir. Önerilen yöntem her rotor hızında ve değişik yük şartları altında kararlı olmuştur. Ayrıca önerilen yöntem referans rotor hızının ve yükünün değişimlerine karşı iyi bir dinamik performans sergilemiştir. Hız kestiriminde ortalama yaklaşık % 2.5 olarak bulunmuştur ve referans rotor hızının ve yükünün değişimlerine karşı ortalama cevap zamanı yaklaşık 300 ms dir. Bundan başka, kestirilen hız referans hızı ile tam olarak aynıdır. laveten, önerilen EKF tabanlı kestirim yöntemi sabit v/f orantısına dayanan altı-adım inverter ile test edilmiştir ve rotor hızının kestirimi önerilen yöntem tarafından doğru bir şekilde yapılmıştır ve bu uygulamalarda arzulanan sonuçlar elde edilmiştir.
This study was conducted to examine Digital Signal Processor (DSP) based speed sensorless vector control of induction motor. Firstly, previously conducted studies related with this subject were investigated. Used vector control methods in examined resources were tested on various simulation softwares to find suitable vector control method for our application. Nextly, in simulation studies, different simulation softwares and simulation methods that provided by these softwares were examined and suitable software and simulation method that will be used in simulation study were investigated. While selecting simulation software and method, simulation speed, stability of program and examining tools used for obtained data from simulation study were considered. Thus, use of MATLAB/SIMULINK software package and C S-Function was decided for simulation. To test vector control methods that were tested on simulation environment in practice, induction motor and DSP based driver were required. Most important property that expected from driver system is low-cost. A DSP card that can be used as test purpose was investigated for drive system and low-cost card that included TMS320F243 fixed-point DSP was bought. Additionally, a motor controller card that is suitable with this DSP card is available on the market. But, since it is extremely expensive, low-cost card that is similar to this card was designed and built in this study. Thus, the possibility of testing given vector control methods in investigated resources was provided in simulation environment and practice. While examining literature, generally Model Reference Adaptive System (MRAS) and observer based methods were encountered to estimating rotor speed, state variables and machine parameters in speed sensorless vector control. In our study, firstly MRAS whose algorithm is simpler than others was considered. Vector ii control methods that use MRAS to rotor speed estimation gave good results in simulation environment except for lower rotor speed. But any meaningful results were not obtained in practice. The secondly, observer based estimating method that included Extended Kalman Filter (EKF) was used. This method requires a complex algorithm. But, because of its immunity to parameter variations and measuring noise, it gave suitable results in simulation and practice for every rotor speed from zero to nominal value. After the experimentations, the use of speed sensorless direct vector control methods that requires information estimated by EKF based observer that uses stator current and inverter supply voltage measurement was decided. Proposed method was tested in simulation environment and practice. It was stable on every rotor speed and under different load condititions. Furthermore, it was exhibited good dynamic performance against the variations of reference rotor speed and load. Average error on speed estimation was found to be about 2.5% and average response time against to variations of reference rotor speed and load was about 300 ms. Furthermore, estimated speed was exactly the same with reference rotor speed. In addition, proposed EKF based estimating method was tested with six-step inverter based on fixed v/f ratio and estimate of rotor speed was accurately made by proposed method and desired results were obtained in these applications.
This study was conducted to examine Digital Signal Processor (DSP) based speed sensorless vector control of induction motor. Firstly, previously conducted studies related with this subject were investigated. Used vector control methods in examined resources were tested on various simulation softwares to find suitable vector control method for our application. Nextly, in simulation studies, different simulation softwares and simulation methods that provided by these softwares were examined and suitable software and simulation method that will be used in simulation study were investigated. While selecting simulation software and method, simulation speed, stability of program and examining tools used for obtained data from simulation study were considered. Thus, use of MATLAB/SIMULINK software package and C S-Function was decided for simulation. To test vector control methods that were tested on simulation environment in practice, induction motor and DSP based driver were required. Most important property that expected from driver system is low-cost. A DSP card that can be used as test purpose was investigated for drive system and low-cost card that included TMS320F243 fixed-point DSP was bought. Additionally, a motor controller card that is suitable with this DSP card is available on the market. But, since it is extremely expensive, low-cost card that is similar to this card was designed and built in this study. Thus, the possibility of testing given vector control methods in investigated resources was provided in simulation environment and practice. While examining literature, generally Model Reference Adaptive System (MRAS) and observer based methods were encountered to estimating rotor speed, state variables and machine parameters in speed sensorless vector control. In our study, firstly MRAS whose algorithm is simpler than others was considered. Vector ii control methods that use MRAS to rotor speed estimation gave good results in simulation environment except for lower rotor speed. But any meaningful results were not obtained in practice. The secondly, observer based estimating method that included Extended Kalman Filter (EKF) was used. This method requires a complex algorithm. But, because of its immunity to parameter variations and measuring noise, it gave suitable results in simulation and practice for every rotor speed from zero to nominal value. After the experimentations, the use of speed sensorless direct vector control methods that requires information estimated by EKF based observer that uses stator current and inverter supply voltage measurement was decided. Proposed method was tested in simulation environment and practice. It was stable on every rotor speed and under different load condititions. Furthermore, it was exhibited good dynamic performance against the variations of reference rotor speed and load. Average error on speed estimation was found to be about 2.5% and average response time against to variations of reference rotor speed and load was about 300 ms. Furthermore, estimated speed was exactly the same with reference rotor speed. In addition, proposed EKF based estimating method was tested with six-step inverter based on fixed v/f ratio and estimate of rotor speed was accurately made by proposed method and desired results were obtained in these applications.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Asenkron motorlar, Induction motors, Alan yönlendirme kontrolü, Field oriented control, Algılayıcısız kontrol, Sensorless control, Vektör kontrol, Vector control, Kalman filtresi, Kalman filter
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Ertürk, İ. (2006). Asenkron motorun sayısal işaret işleyici tabanlı vektör kontrolü. Selçuk Üniversitesi, Yayımlanmış yüksek lisans tezi, Konya.
