Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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Torque error compensation of SPMSM drives with a stator flux linkage observer at low speed

쇄교자속관측기를 이용한 저속 영역에서의 표면부착형 영구자석 동기전동기의 토크 오차 보상기법

  • Received : 2018.12.07
  • Accepted : 2018.12.19
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

A compensation algorithm targeting for torque development from a SPMSM including a low speed operation is presented in this paper. As known, PM flux linkage in SPMSM is varied by temperature. Maximum Torque per Ampere (MTPA) uses the calculated PM flux linkage, and torque error occurs due to change of PM flux linkage. In the manuscript, estimated PM flux linkage is obtained using a stator flux observer. The torque error is corrected using the estimated PM flux linkage. The proposed algorithm is implemented and verified in simulation and experiment.

본 논문은 저속 운전을 포함한 영구자속의 자속 추정을 통하여 Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM)의 토크 오차를 보상하는 기법에 대해 기술한다. 영구자속의 자속은 온도에 따라 변화한다. 동손을 최소화하기 위해 적용되는 Maximum Torque per Ampere (MTPA)는 영구자속의 자속 추정값을 이용하여 구현되기 때문에 영구자석의 자속이 변화할 경우, 토크 오차가 발생한다. 본 논문에서는 쇄교자속관측기를 이용하여 영구자석의 자속을 실시간으로 추정하여 제어알고리즘에 적용함으로써 토크 오차를 보상하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.

Keywords

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Fig. 1. A block diagram for a stator flux linkage observer implemented for the proposed compensation algorithm [8]. 그림 1. 제안된 토크 보상 알고리즘을 위해 구현 된 고정자 쇄교자속관측기 블록 다이어그램 [8]

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Fig. 2. Estimation accuracy in a frequency domain of the stator flux linkage observer while parameter varies [8]. 그림 2. 파라미터 변화에 따른 주파수 영역에서의 자속추 정기의 추정 정확도 [8]

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Fig. 3. Flow chart to select the estimated PM flux linkage to be applied to the proposed torque compensation algorithm. 그림 3. 제안된 토크 보상 알고리즘에 적용 할 영구자석 자속 선택 순서도

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Fig. 4. Block diagram of the proposed torque error compensation control system for the SPMSM drive. 그림 4. SPMSM 드라이브를 위한 제안된 토크 오차 보상 제어시스템 블록 다이어그램

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Fig. 5. Experimental setup of SPMSM drive system [8]. 그림 5. SPMSM 구동 시스템 실험 셋업 [8]

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Fig. 6. Steady state response of current-voltage model and voltage model (Operating conditions：𝜔r = 65 [rad/sec], Torque command：127[mNm]). 그림 6. 전류-전압모델 및 전압모델의 정상 상태 응답 (운전조건：𝜔r = 65[rad/sec], 토크지령：127[mNm])

Table 1. Specifications of the test SPMSM drives. 표 1. 실험에 사용된 SPMSM 및 드라이브 사양

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References

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