Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Fictitious flux observer for sensorless control of synchronous reluctance motors considering magnetic cross-coupling effects
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
สมบูรณ์ แสงวงค์วาณิชย์
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Electrical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมไฟฟ้า
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.1126
Abstract
การประมาณตำแหน่งและความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสรีลักแตนซ์ด้วยแบบจำลองและตัวสังเกต มีข้อดีคือไม่มีการฉีดสัญญาณรบกวนการทำงานของมอเตอร์ และใช้งานได้ดีในทุกย่านการทำงาน แต่แบบจำลองที่ดีเพื่อให้การประมาณแม่นยำ จะต้องพิจารณาผลการอิ่มตัวของแกนเหล็กด้วย เนื่องจากการอิ่มตัวของแกนเหล็กเกิดขึ้นจากมอเตอร์ทำงานที่กระแสสูง ทำให้เกิดผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็กระหว่างแกน d และ q ของมอเตอร์ ผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็กทำให้แรงบิดและพฤติกรรมอื่นๆ เปลี่ยนไป งานวิจัยในอดีตที่นำเสนอการใช้ตัวสังเกตในการประมาณตำแหน่งและความเร็วโรเตอร์ มีจำนวนไม่มากที่พิจารณาผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็ก รวมทั้งยังขาดการยืนยันเสถียรภาพในวงกว้างของตัวสังเกตที่นำเสนอ ดังนั้นงานวิทยานิพนธ์นี้จึงมีเป้าหมายคือ สร้างตัวสังเกตที่คำนึงผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็กที่สามารถพิสูจน์เสถียรภาพในวงกว้างได้ โดยใช้แบบจำลองของมอเตอร์ซิงโครนัสรีลักแตนซ์บนฐานฟลักซ์เทียมที่คำนึงผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็ก ฟลักซ์เทียมที่นำเสนอมีลักษณะที่เด่นหลายประการ คือ ทราบขนาดได้จากข้อมูลกระแสสเตเตอร์และมีข้อมูลตำแหน่งโรเตอร์รวมอยู่ในมุมเฟสด้วย ตำแหน่งและความเร็วของโรเตอร์จึงสามารถหาได้จากตำแหน่งของฟลักซ์เทียมประมาณที่คำนึงผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็กโดยใช้เทคนิคเฟสล็อกลูปเชิงเวกเตอร์ แนวคิดและทฤษฎีที่นำเสนอทั้งหมดถูกทดสอบด้วยการจำลองผ่านโปรแกรม Matlab/Simulink และการทดลองกับระบบจริงเพื่อประมาณตำแหน่งและความเร็วโรเตอร์ในระบบควบคุมเวกเตอร์ที่ไร้เซนเซอร์ตรวจจับตำแหน่ง ผลการจำลองและผลการทดลองกับระบบจริงยืนยันความถูกต้องของแนวคิดและทฤษฎีที่ได้นำเสนอในงานวิทยานิพนธ์ฉบับนี้
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Position and speed estimation for synchronous reluctance motors based on a mathematical model and an observer has several advantages. It does not inject any signals to disturb the motors and can be used over a wide range of operation. To assure accurate estimation a good model is needed. Such a model must consider the iron core saturation which occurs at the high current operations. The magnetic core saturation causes magnetic cross-coupling between the direct and quadrature axes that changes the machine behaviors and the generated torque. There are some literatures in the past which take into consideration the magnetic cross-coupling effects in the position and speed estimation, but none of them can guarantee the global stability of the estimation. The main objective of this thesis is therefore to propose a globally stable position and speed estimation for synchronous reluctance motors based on a new concept of fictitious flux which includes the magnetic cross-coupling in its definition. The distinctive features of the fictitious flux are that its magnitude can be calculated from the stator current magnitude and its phase contains the rotor position information. Position and speed can thus be obtained from the fictitious flux estimated by an observer which is built on the model with magnetic cross-coupling and by a vector phase-locked-loop. Theoretical results are verified by simulation using Matlab/Simulink and by experiment on a real system. Stability and performances of the sensorless drive under various operating conditions are tested. The correctness of the concept and theory proposed in this thesis is confirmed by simulation and experimental results.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
พิตรพิบูลย์วงศ์, ศฤงคาร, "ตัวสังเกตฟลักซ์เทียมสำหรับการควบคุมแบบไร้เซนเซอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสรีลักแตนซ์ที่พิจารณาผลของการเชื่อมโยงข้ามทางแม่เหล็ก" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 3784.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/3784