Abstract

An angular velocity and angular position observer for surface mounted permanent magnet synchronous motors has been proposed. A model in the stator reference frame, namely, the equation of dynamics of currents and flux linkages, was used as the basic model. Based on these equations, a full-order observer was designed. In order to analyze the stability and design the velocity estimation law, a transition to error dynamics was performed and new state variables were introduced. In accordance with the stability analysis using the second Lyapunov method, it was proved that the proposed observer is locally exponentially stable and guarantees an exponential estimate of the unknown variables, namely, the angular velocity and position. During the observer design, the assumption was made that the speed is constant, or changes slowly, but the observer can be tuned so that the effect of the impermanence of speed on its estimation is negligible. The position is determined on the basis of the estimated flux linkage values. The paper presents the simulation results when the observer works in the open- and close-loop. In the open-loop mode observer doesn’t influence control system operation. In the close-loop mode the observer is used to estimate the mechanical coordinates, which are then used in the vector control system and coordinates transformations instead of the measured ones. Transients have shown that the control system performance in sensorless mode is close to condition when mechanical coordinates are measured. Therefore, the proposed observer can be used instead of speed and position sensors to reduce the cost of electric drives based on surface mounted permanent magnets synchronous motors for slow dynamics applications that do not require low speed operation.

Highlights

  • Необхідність встановлення датчика швидкості/положення для точної роботи синхронних двигунів з постійними магнітами (СДПМ) є одним з найзначніших недоліків, що не дозволяє використовувати їх у ширшому спектрі застосувань

  • Перехідні процеси показали, що якість показників керування у разі бездавачевого керування швидкості наближається до випадку

  • Поэтому предложенный наблюдатель может быть использован вместо датчиков скорости и положения для удешевления электроприводов на базе неявнополюсних синхронных двигателей с постоянными магнитами для низко- или среднединамических применений, не требующих работы на низких скоростях

Read more

Summary

СИНХРОННИХ ДВИГУНІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ

Запропоновано спостерігач кутової швидкості та кутового положення для неявнополюсних синхронних двигунів з постійними магнітами. Тому запропонований спостерігач може бути використаний замість датчиків швидкості та положення для здешевлення електроприводів на базі неявнополюсних синхронних двигунів з постійними магнітами для середньо- або низькодинамічних застосувань, що не потребують роботи на низьких швидкостях. Необхідність встановлення датчика швидкості/положення для точної роботи синхронних двигунів з постійними магнітами (СДПМ) є одним з найзначніших недоліків, що не дозволяє використовувати їх у ширшому спектрі застосувань. Більшість наявних спостерігачів швидкості та положення можна розділити на три групи залежно від підходу, який використовується для їх проектування: спостерігачі стану [1], спостерігачі на основі інжекцій додаткових сигналів [2] та спостерігачі, що працюють в ковзному режимі [3]. Метою роботи є синтез спостерігача швидкості та положення для неявнополюсного СПДМ в системі координат статора, що потребує меншу кількість обчислювальних ресурсів в порівнянні з рішенням, запропонованим раніше

Модель двигуна
Синтез спостерігача та моделювання
Результати моделювання

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.