Daimi mıknatıslı senkron motorlar için akım gözetleyici ve hız kestirimi
Current observer and speed estimation for permanent magnet synchronous motors
Yazar: KAMİL ORMAN
Danışman: PROF. DR. ADNAN DERDİYOK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Daimi mıknatıslı senkron (DMS) motorlar, yüksek verim, yüksek kalkış momenti ve sessiz çalışma gibi özelliklerinden dolayı gittikçe geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. DMS motorların çalıştırılabilmesi için, bir kontrol sistemine ve rotor pozisyonunu belirleyen sensörlere ihtiyaç duyulmaktadır. Ancak, sensörlerin maliyet, yer ve kararsızlık gibi dezavantajlarından dolayı, son yıllarda sensörsüz hız kontrolü önem kazanmıştır.Simülasyon çalışmalarında başarıyla yürütülen geleneksel PI denetleyici algoritmaları, aynı zamanda sayısal işaret işlemciye (DSP) yüklenmiş ve DMS motorun kontrolü deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçların, simülasyon çalışmalarından elde edilen sonuçlarla uyum içinde olduğu görülmüştür.DMS motoru kontrol etmek için rotor pozisyonunun bilinmesi gerekir. Birçok sürücü sitemlerinde rotor pozisyon açısı çözücü ya da pozisyon sensörü tarafından ölçülür. Bununla birlikte sensör kullanımının sürücü maliyeti noktasında ve güvenirlik gibi dezavantajları vardır. Son yıllarda DMS motorun pozisyon sensörsüz performansını geliştirmek için birçok sensörsüz sürücü yöntemi önerilmiştir.Yaygın kullanılan sinyal aktarım metodunda rotor pozisyonunu tahmin etmek için rotor pozisyonuna göre değişen endüktans kullanılır. Sinyal aktarım metodunda motor parametrelerine ihtiyaç yoktur. Endüktans değişimini algılamak için ilave sinyal olarak çeviriciden aktarılan yüksek frekanslı akım yada gerilim işareti kullanılır. Diğer yandan model tabanlı metotta herhangi bir test sinyaline ihtiyaç duyulmaz ve rotor pozisyonunu tahmin etmek için statordan gelen zıt emk'nın temel bileşeni olan akım ve gerilimler kullanılır.Bu çalışmada akım kestirimi için bir gözlemci önerildi ve akım kestirim hatalarından motorun hızı hesaplandı. Önerilen algoritmanın doğruluğu simülasyon sonuçları ile kanıtlandı.Anahtar Kelimeler: DMSM, Akım Gözetleyici, Hız Kestirimi

Abstract:
Permanent magnet synchronous (PMS) motors are finding more widespread use due to their high efficiency, high starting torque and noiseless operation characteristics. The operation of PMS motors requires a control system and sensors to estimate rotor position. However, owing to some of their drawbacks such as cost, space requirement and instability, sensorless speed control has recently gained importance.The successful implementations of simulated conventional PI controller algorithms have been programmed into a digital signal processor, and control of PMS motor has been experimentally implemented. The results obtained from the experimental studies have been found to be in compliance with the results obtained from the simulation studies.To control a PMS motor, it is necessary to know the position of the rotor. In most variable speed drives system, the rotor position angle is measured by a shaft position sesnsor such as an optical encoder or a resolver. However, the utilization of the sensor causes several disadvanges from standpoint of drive cost and reliability problem. In recent years, many sensorless drive methods have been proposed for improving the performance of PMS motors without a position sensorIn commonly used signal-injection method, the inductance variation depending on the rotor position is used to estimate the rotor position. The signal-injection method does not require the motor parameters. An additional signal such as a high-frequency voltage or current component is injected from the inverter in order to detect the inductance variation. On the other hand, the model-based sensorless method does not need any additional test signal, and the rotor position and speed are estimated from the stator voltages and currents that are the fundamental components of the back electromotive force (EMF)In this study, an observer for the motor currents is proposed and the speed of the machine is calculated from the currents errors. The proposed algorithm is verified by simulation results.Keywords: PMSM, Current Observer, Speed Estimation