This paper proposes a field-oriented control strategy without speed sensor in overall speed range. At low speed region including zero speed, the electrical saliency which is due to the main flux saturation is used in order to estimate an instantaneous flux position. This electrical saliency can be obtained from the difference of high frequency impedance by the high frequency signal injection. This method enables the stable operation at zero speed or stator frequency even under heavily loaded condition. However, because of the high frequency signal injection the loss and noise in motor increase and the voltage margin is reduced as the motor speed increases. Therefore, this algorithm must be supplemented with the algorithm based on the electrical model of motor, which is conventionally used in the region except the low speed. This paper proposes the combination algorithm between the high frequency signal infection method and the adaptive observer, in which the rotor flux and motor speed can be simultaneously estimated by the adaptive control theory. This combination algorithm enables the stable operation of field-oriented speed control without speed sensor in overall speed range. This is verified by experimental results.
유도전동기의 속도 제어를 원활하게 수행하기 위해서는 필요한 회전자 속도 정보를 얻어야 한다. 속도 정보를 얻으려면 센서를 사용하여 얻어야 하지만, 센서를 사용하지 않고 적절한 알고리즘을 이용하여 얻을 수도 있다. 속도 정보를 얻기 위해서 모델 기준 적응 시스템(MARS; model reference adaptive system)을 사용하여 시스템을 설계 하였고, 유도전동기의 속도 제어 방식 중에 하나인 간접 벡터 제어 방식으로 전동기의 전류와 회전자 파라미터 값으로부터 연산된 슬립 주파수를 회전자 속도와 합하여 자속의 위치 정보를 얻어내는 방식을 사용하였다. 실제 자속 정보 없이도 넓은 속도 영역에서 간단하게 순시 전류 제어를 행할 수 있으며 제어기의 구조가 간단하다는 장점을 가질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 간접 벡터 제어 방식을 기반으로 제어 시스템을 구성하였고, 이를 실현하기 위해 필요한 회전자 속도 정보를 센서로 사용하지 않고 개발한 지능형 알고리즘으로 추정하여 유도전동기의 속도 제어 시스템을 개발하였다.
In this paper, the design of a speed sensorless vector control system for induction motor is performed by using a new sliding mode technique based on current model flux observer. A current and flux observer based on the current estimation error is constructed. The proposed current observer includes a sliding mode function, which is derivative of the flux. That is, sliding mode observer which allows the estimation of both the rotor speed and flux based on the measurement of motor terminal quantities, would be proposed. And, a synergetic speed controller using the estimated speed signal is designed to stabilize the speed loop. Simulation results are presented to confirm the theoretical analysis, and to show the system performance with different observer gains and the influence of the motor parameter.
This paper proposes a new fuzzy speed controller to precisely regulate the speed of a surface-mounted permanent magnet synchronous motor(SPMSM). The proposed fuzzy controller needs the knowledge of the load torque to realize its robust and accurate control, thus the first-order load torque observer is adopted to estimate it. It is analytically confirmed that the overall control system containing the fuzzy speed controller and the load torque observer is exponentially stable. To prove the validity of the proposed fuzzy speed controller, the simulation and experimental results are shown. It is concluded that the proposed control scheme can be employed to accurately control the speed of a SPMSM motor.
The slip frequency is included in feature frequency for fault diagnosis of rotor bar, so rotating rotor speed is needed. In this study, rotor slot harmonic(RSH) method is suggested for speed estimation of induction motor. When the rotor is rotating, motor current signal include the harmonic signal of back-emf voltage related with number of rotor slot. So from the power spectrum of current signal, the rotor speed can be founded. This method of rotor speed estimation gives the slip frequency, and the feature frequency of rotor bar fault can be calculated. Comparing with stroboscope speed meter, the error rate of suggested method is less than 0.1[%].
The phase-locked loop technique developed in the 1930's has many advantages when applied to speed control. The speed control and analysis of a three phase induction motor using the PLL are described in this paper. In this system, the phase frequency detector (PFD) compares the actual motor speed from the pulses received from a shaft encoder and desired speed, and the difference adjusts the frequency of the inverter that feeds the motor, and excellent speed regulation in the order of 0.035(%) has been-obtained. A linear continuous model of the drive is developed and system response is analysed using conventional root locus techniques. Various compensating filters and feedback signals are considered and the need for addition of derivative feedback is shown. A sampled data model is used to study the effects of discrete PFD output. Stability limitson speed are predicted. A drive was implimented and experimental results are presented to verify theoretical predictions.
The vector controlled induction motor(I.M) with speed sensor has been widely used for variable speed drive systems. In these application fileds, speed sensorless control are expected strongly to progress reliability, simplicity and cost performance of I.M and to expand its application part. This paper describes a novel speed sensorless control method of I.M based on feedforward quick torque response control technique. Especially, this paper aimed at the realization of sensorless control in the very low speed region, The proposed method can be formulated simply from a motor circuit equation and conducted easily by detecting primary motor currents and a voltage command at every sampling time. Throughout some results of numerical simulations with the assumption of using a pulse width modulation(PWM) voltage source inverter, the validity of the method was successfully confirmed.
In industry, the speed control of single-phase induction motor in domestic use is generally controlled by a simple ON-OFF or PID control method. However, in this case, in order to have a good speed regulating characteristics, itself should be modified in accordance with the optimum PID factors which are varied each time operating speed changes. Shortening the development time and saving the cost which are needed to modify the controller is a major problem to be solved now in industry. In order to alleviate the above difficulties, it is proposed to apply adaptive control technique using MRFAC(Model Reference Following Adaptive Control) for the speed control of single-phase induction motor which has scarcely been studied. In this paper, the above speed control technique is achieved using MCS-96 one chip micro controller with a good speed control characteristics and it is expetted to open a wide application field in the speed control of single-phase induction motor in the future.
전력전자학회 1998년도 Proceedings ICPE 98 1998 International Conference on Power Electronics
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pp.137-142
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1998
This paper describes a simple vector control scheme for the wound rotor type induction motors(WRIM) without the additional speed sensor in order to remove the external resistor bank which is usually adapted for the WRIM speed control. The motor angular speed is obtained indirectly from the slip angular speed is obtained indirectly from the slip angular speed and the slip angular speed is estimated by detecting the rotor currents only. Because the motor parameters are not included in the estimation algorithm, the proposed algorithm is free from the variation of the motor parameters and the robust sensorless vector control can be achieved. The performance of the proposed scheme is verified through the digital simulation.
Generally PI controller is used to control the speed of an induction motor. It has the good performance of speed control in case of adjusting the control parameters. But it occurred the problem to change the control parameters in the change of operation condition. In order to solve this problem, Fuzzy control or Artificial neural network is introduced in the speed control of an induction motor. However, Fuzzy control have the problems as the difficulties to change the membership function and fuzzy rule and the remaining error Also Neural network has the problem as the difficulties to analyze the behavior of inner part. Therefore, the study on the combination of two controller is proceeded. In this paper, Fuzzy-neural controller to make up these controllers in parallel is proposed and the speed control of an induction motor is performed using the proposed controller Through the experiment, the fast response and good stability of the proposed speed controller is proved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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