FI108095B - Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini - Google Patents
Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini Download PDFInfo
- Publication number
- FI108095B FI108095B FI991144A FI991144A FI108095B FI 108095 B FI108095 B FI 108095B FI 991144 A FI991144 A FI 991144A FI 991144 A FI991144 A FI 991144A FI 108095 B FI108095 B FI 108095B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- inductance
- synchronous machine
- vector control
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/34—Arrangements for starting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
108095
Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini
Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on menetelmä tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistämiseksi menetelmän käsittäessä vaiheet, joissa 5 määritetään tahtikoneen staattori-induktanssimalli ja mitataan tahtikoneen staattori-induktanssi useassa suunnassa.
Vektorisäädöllä tarkoitetaan vaihtovirtamoottorin säätötapaa, jossa moottorin käämivuota ja vääntömomenttia voidaan säätää toisistaan riippumatta täysin kompensoidun tasavirtakoneen tapaan. Tasavirtamoottorin tapa-10 uksessa säädetään käämivuohon ja vääntömomenttiin vaikuttavia tasavirtoja, mutta vaihtovirtamoottorin tapauksessa on säädettävä sekä virtojen amplitudia että vaihekulmaa. Tällöin säädetään siis virtavektoreita, josta nimi vektorisää-tö.
Vektorisäädön toteuttamiseksi on tunnettava moottorin käämivuo ja 15 virta. Moottorin käämivuo muodostuu staattori- ja roottorivirran vaikutuksesta koneen induktansseissa. Epätahtikoneessa roottorivirta on estimoitava ja estimoinnissa tarvitaan tieto roottorin pyörimisnopeudesta. Tähän tarvitaan mitattua tai estimoitua roottorin pyörimisnopeutta. Tahtikoneessa roottorille viedään staattorimagnetoinnista riippumaton magnetointivirta tai roottorissa on 20 kestomagneetein toteutettu magnetointi, jonka vaikutus staattorista katsoen näkyy roottorin asentokulman suunnassa. Roottorin asentokulma on tästä aiheutuvan käämivuon tuntemiseksi mitattava tai estimoitava.
Kun vaihtovirtamoottorin vektorisäädössä käytetään mitattua roottorin pyörimisnopeutta tai asentokulmaa, käytetään säätötavasta nimitystä sul-25 jetun piirin vektorisäätö. Jos pyörimisnopeus tai asentokulma estimoidaan, säätötapaa nimitetään avoimen piirin vektorisäädöksi. Toteutustavasta riippuen estimoitavana suureena voi olla roottorin kulman tai kulmanopeuden lisäksi staattorikäämivuo.
Käynnistettäessä tahtikone vektorisäädöllä, on koneen staattori-30 käämivuolla alkuarvo ^s0, joka riippuu roottorimagnetoinnista ψf ja roottorin asentokulmasta θχ seuraavasti: Ψs0 = Ψ^β' 35 Jännitteen us vaikuttaessa staattorikäämitykseen muuttuu staattorikäämivuo yhtälön 2 108095 h Ψ, = Ws0 + f(«s - Kh)dt 'l mukaisesti. Yhtälöstä nähdään, että integroitaessa staattorikäämivuota tarvi-5 taan jännitteen ja virran arvojen lisäksi staattorikäämivuon edellinen arvo. Koneen hallittuun käynnistämiseen tarvitaan siis tieto roottorin alkuasentokul-masta. Suljetun piirin vektorisäätöä käytettäessä alkukulma mitataan, mutta avoimen piirin vektorisäädön tapauksessa alkukulma on määritettävä estimoimalla. Roottorin pyöriessä roottorikäämivuo luo sähkömotorisen voiman, jota 10 voidaan hyödyntää normaalissa käyttötilanteessa avoimen piirin vektorisää-dössä, mutta seisovan roottorin tapauksessa sähkömotorista voimaa ei ole.
Avonapaisessa tahtikoneessa, kuten esimerkiksi vierasmagnetoi-dussa tai kestomagneettimagnetoinnin käsittävässä tahtikoneessa tai synkronisessa reluktanssikoneessa staattori-induktanssi Ls stationaarisessa koordi-15 naatistossa vaihtelee roottorikulman θτ funktiona seuraavan yhtälön -^S = ^s0 ^s2 c°s20r · esittämällä tavalla ja yhtälö on esitetty graafisesti kuviossa 1. Kuviosta havai-20 taan induktanssin vaihtelevan perusarvon Ls0 ympärillä kaksinkertaisella root-torikulmalla induktanssikertoimen Ls2 ilmaisemalla suuruudella. Induktanssi-kertoimet Ls0 ja Ls2 määritellään seuraavasti T _ + Asq
LsO~ 2 ’ j _ ^sd ^sq hl= 2 ’ 25 missä induktanssit Lsd ja Lsq ovat tahtikoneen pitkittäinen ja poikittainen transientti-induktanssi.
Edellä esitetyn yhtälön hyödyntäminen roottorin alkukulman määrittämiseen on sinänsä tunnettua, ja se on esitetty esimerkiksi artikkeleissa S. 30 Östlund and M. Brokemper, “Sensorless rotor-position detection from zero to rated speed for an integrated PM synchronous motor drive,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 32, pp. 1158-1165, September/October ς · 3 108095 1996 ja M. Schroedl, Operation of the permanent magnet synchronous machine without a mechanical sensor,” in Int. Conf. on Power Electronics and Variable Speed Drives, pp. 51-55,1990.
Artikkelin M. Leksell, L. Harnefors, and H.-P. Nee, “Machine design 5 considerations for sensorless control of PM motors,” in Proceedings of the International Conference on Electrical Machines ICEM'98, pp. 619-624, 1998 mukaisesti staattoriin syötetään sinimuotoisesti muuttuva jännite oletettuun roottorin pitkittäissuuntaan. Jos seurauksena on oletetussa roottorikoordinaa-tistossa poikittaissuuntaista virtaa, korjataan oletettua roottorikoordinaatistoa 10 siten, että poikittaissuuntainen virta oletetussa roottorikoordinaatistossa poistuu. Viitteessä todetaan, että tahtikonetta syöttävän taajuudenmuuttajan kyt-kentätaajuuden tulee olla ainakin 10 kertaa syötettävän jännitteen taajuus. Tällöin esimerkiksi 5...10 kHz:n kytkentätaajuuteen pystyvällä taajuuden-muuttajalla syötettävän jännitteen maksimitaajuus on 500...1000 Hz. Tämä 15 riittää algoritmin toimintaan. Näin suuriin kytkentätaajuuksiin päästään IGBT-taajuudenmuuttajilla, mutta suuremmilla tehoilla tarvittavilla GTO- tai IGCT-tehokytkimisillä taajuudenmuuttajilla maksimikytkentätaajuus on alle 1 kHz. Al-kukulmaestimoinnin syöttöjännitteen maksimitaajuus jää silloin alle 100 Hz:n. Näin pienellä taajuudella kone tuottaa jo vääntömomenttia ja algoritmin tark-20 kuus kärsii huomattavasti.
Viitteessä M. Schroedl, 1990 alkukulma lasketaan suoraan yhdestä induktanssimittauksesta, tai jos käytetään useampaa mittausta, lisätietoa hyödynnetään eliminoimalla induktanssiparametrit. Menetelmän heikkoutena on mittauksessa väistämättä tapahtuvan virheen suuri vaikutus. Esimerkki todelli-25 sesta induktanssimittauksesta eräällä kestomagneettikoneella roottorin kulmilla 9r = [0,...,2π] on esitetty kuviossa 2. Kuviosta havaitaan suuria poikkeamia teoreettisesti sinikäyrästä. Induktanssimittaus tapahtuu siten, että staattoriin syötetään virtapulssi, josta aiheutuvan käämivuon perusteella lasketaan induktanssi. Virhettä voi aiheutua virran mittauksen virheestä ja siitä, että mit-30 tausvirta aiheuttaa roottoria heilauttavaa vääntömomenttia.
Induktanssin lausekkeesta stationaarisessa koordinaatistossa saadaan johdettua lauseke roottorin kulmalle rt ^ , ΘΙ = — arccos—--+ ηπ, 1 35
Ls2 4 108095 missä n on kokonaisluku. Mitatun Ls:n virheen vaikutusta voidaan tutkia derivoimalla θτ Ls:n suhteen: άθτ _1__1 dL' 2L“ 1, f4-4.j1'
Il l J
5 Tästä voidaan laskea virhearvio kulmalle Havaitaan, että 10 ΔΘΤ -»· co, kun 5 ^s0 -» 1.
Edellä olevasta havaitaan, että pitkittäisen ja poikittaisen suunnan välisen in-duktanssieron ollessa pieni kulman virhearvio lähenee ääretöntä. Toisin sa-15 noen, induktanssimittauksiin perustuva roottorin alkukulman määrittäminen muuttuu sitä epäluotettavammaksi, mitä lähempänä toisiaan roottorin pitkittäisen ja poikittaisen induktanssin suuruudet ovat.
Viitteen S. Östlund, M. Brokemper esittelemässä menetelmässä roottorikulmaa ei lasketa suoraan, vaan pyritään etsimään induktanssin minimi 20 aloittamalla induktanssien mittaus eri suuntiin ensin harvalla välillä ja minimiä kohti mentäessä peräkkäisten mittausten kulmaeroa pienentämällä. Vaikka artikkelissa ei sitä mainitakaan, menetelmä tarttuu helposti mittausvirheiden aiheuttamiin näennäisiin minimeihin ja virheeksi voi siksi jäädä vaikka miten suuri arvo.
25 Edellä esitetyn perusteella induktanssimittausten virheiden merki tystä tulisi jollain tavalla pienentää. Yhtenä menetelmänä voisi käyttää useampaa mittausta kuhunkin suuntaan ja keskiarvon laskemista mitatuista induktansseista, mutta tällä tavoin meneteltynä ei kuitenkaan saada eliminoitua systemaattisen virheen vaikutusta.
30 5 108095
Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, joka välttää edellä mainitut epäkohdat, ja mahdollistaa tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistämisen luotettavalla tavalla. Tämä tarkoitus saavute-5 taan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa sovitetaan mitatut staattori-induktanssit määritettyyn staattori-induktanssimalliin minimivirheen antavien malliparametrien muodostamiseksi, tarkistetaan roottorin magnetointipolariteetti roottorin mag-netoinnin suunnan varmistamiseksi, alustetaan avoimen piirin vektorisäädön 10 käämivuot muodostettujen malliparametrien ja roottorimagnetoinnin suunnan mukaisesti, ja käynnistetään tahtikone avoimen piirin vektorisäätömenetel-mällä.
Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen ajatukseen, että mitataan staattori-induktanssin suuruutta useaan eri suuntaan ja sovitetaan 15 mittausten tuloksena saadut induktanssiarvot koneen induktanssimalliin. Sovituksen tuloksena saadaan erittäin tarkka tieto tahtikoneen roottorin alkukul-masta. Lisäksi keksinnön mukaista menetelmää hyödyntämällä saadaan tieto roottorimagnetoinnin alkuarvosta stationaarisessa koordinaatistossa, jolloin koneen käynnistäminen voidaan suorittaa luotettavalla tavalla ilman transient-20 tejä tai nykivää käynnistymistä.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa: ^ '· Kuvio 1 esittää staattori-induktanssin Ls kuvaajaa kulman funktiona; 25 Kuvio 2 esittää mitattuja staattori-induktanssin suuruuksia kulman funktiona;
Kuvio 3 esittää koordinaatistojen välisiä suhteita;
Kuvio 4 esittää staattori-induktanssin mittausten järjestystä; ja
Kuvio 5 esittää vuokaaviota keksinnön mukaisesta käynnistysrutii- ' \ 30 nista.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus
Keksinnön mukaisesti tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistäminen käsittää aluksi vaiheen, jossa määritetään tahtikoneen staatto-ri-induktanssimalli L% = Ls0 + Lsl cos20r. Yhtälössä esitetään induktanssin riip- ' 35 puvuus roottorin kulmasta stationaarisessä koordinaatistossa. Yhtälö ilmaisee 6 108095 siis, miten, staattorikoordinaatiston x-akseiin suunnassa mitattu induktanssi muuttuu pyöritettäessä roottoria kulman 0t.
Haluttaessa määrittää roottorin alkukulma ei roottoria voida pyörittää induktanssin mittaamiseksi eri roottorin asentokulmilla. Sen sijaan pyörite-5 tään staattorikoordinaatistoa siihen kulmaan, jonka suunnassa induktanssi mitataan. Tätä pyöritettävää staattorikoordinaatistoa kutsutaan virtuaaliseksi staattorikoordinaatistoksi. Kuviossa 3 on havainnollistettu eri koordinaatistoja ja koordinaatistoja on merkitty siten, että staattorikoordinaatisto on koordinaatisto xy, virtuaalinen staattorikoordinaatisto on x’y’ sekä roottorikoordinaatisto 10 dq.
Induktanssimalliksi virtuaalisessa staattorikoordinaatistossa voidaan kirjoittaa silloin 4 = 4o + -A>2 cos[2(#r — λ)] = 4o+ Zs2 00^2(2- — ΘΓ = 4o + 42cos(2;l+^)> 15 missä θτ on roottorin kulma stationaarisessä koordinaatistossa, λ virtuaalisen koordinaatiston kulma ja θ,-λ roottorin kulma virtuaalisessa koordinaatistossa. Ottamalla käyttöön parametri φ = -29r saadaan tutkittavia yhtälöitä yksinkertaisempaan muotoon. Haluttu roottorikulma stationaarisessa koordinaatis-20 tossa on siten
0 - V
θ'—2'
Kuvion 5 vuokaavioon viitaten keksinnön mukaisesti induktanssimit-25 tauksen alustuksen 2 jälkeen mitataan 3 tahtikoneen staattori-induktanssi useassa suunnassa. Staattori-induktanssin mittaaminen tapahtuu edullisesti siten, että staattoriin syötetään virtapulssin muodostava jännitepulssi, josta al· -- heutuvan käämivuon perusteella saadaan laskettua induktanssin suuruus.
. . Staattori-induktanssin mittaaminen voidaan suorittaa esimerkiksi kuuteen 30 suuntaan. Nämä kuusi jännitevektoria ovat helposti toteutettavissa vaihtosuuntaajilla, sillä vektorit vastaavat vaihtosuuntaajan kytkinkombinaatioita, joissa kolmivaiheisen staattorin jokaisen kahden navan väliin tuotetaan positiivinen ja negatiivinen jännite. Kuviossa 4 esitetään havainnollisella tavalla kuusi virta-vektoria ja niiden keskinäinen suositeltava järjestys induktanssin mitta- 7 108095 uksen yhteydessä. Tarkkuuden parantamiseksi kuhunkin suuntaan voidaan tehdä useita mittauksia. Jotta roottorin kääntymisen mahdollisuutta voidaan pienentää, suoritetaan mittaukset kuvion 4 esittämässä järjestyksessä eli aloitetaan suunnassa 0°, sitten siirrytään suuntaan 180°, sitten suuntaan 60°, 5 ja niin edelleen, kunnes kaikki suunnat on mitattu. Kuviossa 2 esitetään staat-tori-induktanssin mitattuja arvoja erisuuruisilla roottorikulman arvoilla. Kuvion 5 esittämässä vuokaaviossa induktanssimittauksen 3 jälkeen tarkastetaan 4, onko kaikkien mitattavaksi määritettyjen suuntien induktanssit mitattu, ja mikäli näin ei ole, alustetaan 5 uusi suunta induktanssimittaukselle kuvion 4 mukai-10 sesti.
Keksinnön mukaisesti sovitetaan 6 mitatut staattori-induktanssit määritettyyn staattori-induktanssimalliin minimivirheen antavien malliparamet-rien muodostamiseksi. Mittausdatan sovittaminen malliin suoritetaan edullisesti käyttämällä pienimmän neliösumman menetelmää (PNS). PNS-menetelmässä 15 mitattavalle suureelle muodostetaan malli, johon mitattava data sovitetaan siten, että neliösumma minimoituu. Neliösummalla tarkoitetaan mitattujen arvojen ja vastaavien mallin arvojen erotuksen neliöiden summaa. Jos malli on lineaarinen, mallin parametrit voidaan ratkaista suljetussa muodossa, mutta epälineaarisessa tapauksessa kyseessä on numeerisesti ratkaistava epäline-20 aarinen optimointitehtävä.
Epälineaarinen PNS-menetelmässä minimoidaan funktio m m F(a)=Σ [/»(*)] = Z/,(a)/,(a)=(f(a)’f(a))=[f(a)]2 /=1 /=1 25 missä m on näytteiden (mittausten) lukumäärä /,=γ,-Μ{ί„α) epälineaarisen mallin M ja mittausdatan erotus . . 30 a = [a, a2 ai ·" a»\ e9*” mallin parametrit „ f(a) = [/,(a) /2(a) ··· /„,(a)]r funktioiden /„ muodostama vektori (,) tarkoittaa sisätuloa.
Numeerisessa ratkaisussa tarvittava funktion F(a) gradientti on 35 VF{a) = 2J{a)T f{a) g 108095 missä J(a) on funktion /(a) Jacobin matriisi.
Menetelmän tapauksessa merkitään induktanssimallia M:llä ja sen parametreja a1( a2 ja a3 5 _y = M(t,a) + ε = αλ +a2 cos(2/ + α3) + £, missäs = 4 on virtuaalisessa koordinaatistossa mitattu induktanssi, t = Ä on virtuaalisen koordinaatiston kulma eli mittaussuunta station aa risessä koordi-10 naatistossa, ε on mittausvirhetermi ja a = [a, a2 a3]r=[40 Zs2 p]r on mallin parametrivektori.
Mallin parametrien ratkaisemiseen voidaan käyttää tunnettua liitto-15 gradienttimenetelmää. Menetelmän toteuttaminen yleisesti käytetyillä DSP-prosessoreilla on kuitenkin hankalaa ja siksi kannattaa käyttää hyödyksi tietoa, että . Aid + ^-sq 2
L,~L
j "sd sq 52 = 2 ’ 20 missä induktanssit Lsd ja Lsp ovat tahtikoneen pitkittäinen ja poikittainen tran-sientti-induktanssi.
Yksinkertaistetaan induktanssimallia olettamalla transientti-induktanssit Lsd ja Lsq etukäteen tunnetuiksi. Transientti-induktanssit voidaan 25 mitata käytön käyttöönoton yhteydessä kääntämällä roottori ensin pitkittäisa-sentoon syöttämällä staattoriin tasavirtaa. Kun roottori on kääntynyt pitkittäisa-sentoon staattoriin syötetään pitkittäis- ja poikittaissuuntiin askelmaiset jänni-. tepulssit, joista aiheutuvien virtojen perusteella lasketaan induktanssit. Toinen vaihtoehto on käyttää käynnistysrutiinia siten, että minimivirheen antavan kul-30 man selvittämisen sijasta selvitetään minimivirheen antavat parametrit Ls0 ja ^-s2·
Yksinkertaistetuksi induktanssimalliksi saadaan l· 9 108095 y = M{tta) + ε = Ls0 + Ls2 cos(21 + a) + ε.
Ratkaistavaksi tällöin jää ainoastaan parametri a, jolloin ratkaisuun käytettävää algoritmia voidaan yksinkertaistaa huomattavasti. Ratkaisussa tarvittava 5 edellä mainittu tunnettu gradientti yksinkertaistuu silloin tavalliseksi derivaataksi seuraavan yhtälön mukaisesti 10 missä on mallin M ja datan (?, ,>>, ) erotus ja m on datan lukumäärä.
15 Kyseessä on siis yhden muuttujan funktion minimointi, joka voidaan toteuttaa prosessorilla yksinkertaisesti esimerkiksi laskemalla kohdefunktion M arvoa tietyllä askelella ja valitsemalla pienimmän arvon tuottava a. Pienimmän arvon tuottava a on kyseisessä yksinkertaistetussa tapauksessa alkukulmarat-kaisu, eli tieto tahtikoneen roottorin kulma-asennosta.
20 Koska staattori-induktanssi on funktio kaksinkertaisesta roottorikul- masta, edellä esitetty ratkaisu on vasta ehdokas roottorikulmaksi. On myös mahdollista, että ratkaisu on tämä ratkaisuehdokas + 180°. Ei siis tiedetä varmasti löydettiinkö roottorimagnetoinnin tai kestomagneetin pohjois- vai etelänavan suunta.
25 Polariteetin selvittämiseksi hyödynnetään keksinnön mukaisesti si tä, että roottorimagnetointi kyllästää pitkittäisen induktanssin. Vastamagnetoi-taessa staattorivirralla vuontiheys pienenee ja kyllästys pienenee, myötämag-. netoitaessa tapahtuu päinvastoin. Pitkittäinen induktanssi on siten erisuuri . . suuntaan 0° ja 180°. Ratkaisuehdokkaan löydyttyä roottorimagnetoinnin pola- 30 riteetti voidaan siten selvittää mittaamalla induktanssi vielä kerran ratkaisuehdokkaan suuntaan 8 sekä 180° siitä 10. Kun molempien suuntien induktanssit on mitattu 9, valitaan 11, 12, 13 näistä induktansseista pienempi oikeaksi roottorikulmaksi.
10 1 08095
Mikäli käytettävä tahtikone on synkroninen reluktanssikone 7, ei koneen rakenteen vuoksi tarvitse selvittää koneen napojen polaarisuutta.
Edellä esitetyt induktanssimallit eivät ottaneet huomioon pitkittäisen induktanssin kyllästymistä, joten kestomagneetin polariteetti piti erikseen sel-5 vittää. Induktanssin kyllästyminen voidaan ottaa kuitenkin jo mallissa huomioon, jonka seurauksena roottorin asentokulma saadaan tietoon ilman erillistä polariteetin tarkastusvaihetta. Olettamalla, että pitkittäinen induktanssi muuttuu lineaarisesti pitkittäisen virran funktiona pitkittäiselle induktanssille voidaan kirjoittaa 10
Ad = AsdO + k ' 1sd » missä k on induktanssin kulmakerroin ja Lsd0 sen arvo, kun /sd = 0. Syöttämällä staattoriin virta staattorikoordinaatiston x-akselin suunnassa, jol-15 loin /sy = 0, saadaan roottorikoordinaatistossa kyseiseksi virraksi A =1'sdCOS0r.
Staattori-induktanssi on silloin r Ad Aq Ad — Aq ^ Λ A =---+---cos2ftr 20
AdO Aq AdO Aq n k m k =-“-+---cos2ft +—cos ft +— ζςϊ cos ft cos2ft.
2 2 r 2 sx r 2 sx ; Aikaisemmin esitetyllä tavalla korvataan ftr-»A-ftr, jolloin saadaan parannettu kyllästymisen huomioon ottava induktanssimalli 25 y- M(t, a) + ε = α] + a2 cos(i + aA /3) + (a3 + a2 cos (r + a4 /3)) cos(2/ + α2) + ε, missä parametrit a„ ovat k Γ~ ~ΛΤ f 1? AdO Aq ^ . AdO Aq a = [a, a2 a2 aA\ = --- ~/sx -~- φ 30
Ennalta tunnettujen parametrien määrästä riippuen ratkaisua voidaan yksin-. kertaistaa edellä kuvaillulla tavalla.
,, 1 08095 11
Kun roottorin suunta on saatu selvitettyä keksinnön mukaisesti suoritetaan 14 käämivoiden alustus roottorin suunnan mukaisesti. Alustuksen tarkoituksena on adaptoida vaihtosuuntaajan ohjausjärjestelmät tahtikoneessa vallitsevaan tilanteeseen. Alustuksen jälkeen tahtikone voidaan käynnistää 5 luotettavalla tavalla käyttäen hyväksi jotain tunnettua avoimen piirin vektori-säätömenetelmää.
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaih-10 della patenttivaatimusten puitteissa.
t 1 * »
Claims (5)
1. Menetelmä tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistämiseksi menetelmän käsittäessä vaiheet, joissa määritetään tahtikoneen staattori-induktanssimalli, 5 mitataan (2) tahtikoneen staattori-induktanssi useassa suunnassa, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, joissa sovitetaan (6) mitatut staattori-induktanssit määritettyyn staattori-induktanssimalliin minimivirheen antavien malliparametrien muodostamiseksi, tarkistetaan (11) roottorin magnetointipolariteetti roottorin magne-10 toinnin suunnan varmistamiseksi, alustetaan (14) avoimen piirin vektorisäädön käämivuot muodostettujen malliparametrien ja roottorinmagnetoinnin suunnan mukaisesti, ja käynnistetään tahtikone avoimen piirin vektorisäätömenetelmällä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että tahtikoneen staattori-induktanssin mittaaminen useassa suunnassa käsittää vaiheet, joissa syötetään tahtikoneen staattoriin jännitepulssi useassa eri suunnassa, lasketaan eri suuntiin syötettyjen jännitepulssien, jännitepulssien 20 aiheuttamien virtojen ja staattoriresistanssiin perustuen vastaavan suuntaiset käämivoiden suuruudet, ja lasketaan käämivoiden ja virtojen suuruuksista vastaavansuuntaiset staattori-induktanssit.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että mitattujen staattori-induktanssien sovittaminen määritettyyn staattori- induktanssimalliin käsittää vaiheen, jossa sovitetaan mitatut staattori-induktanssit pienimmän neliösumman menetelmällä staattori-induktanssimalliin malliparametrien aikaansaamiseksi malliparametrien käsittäessä roottorin alkukulmaratkaisun.
4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että roottorin magnetointipolariteetin tarkistaminen käsittää vaiheet, joissa mitataan staattori-induktanssi minimivirheen antavien malliparametrien sisältävän roottorin alkukulmaratkaisun suuntaan sekä suuntaan 180 säh-35 köastetta alkukulmaratkaisusta, 13 1 08095 valitaan (11) alkukulmaksi mitatuista induktansseista pienemmän staattori-induktanssin omaava kulma.
5 ' l · 14 1 08095 . Patentkrav
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI991144A FI108095B (fi) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini |
| JP2000620728A JP2003500999A (ja) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | 同期機における開ループベクトル制御の始動手順 |
| KR1020017014720A KR20020000893A (ko) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | 동기 기계에서 개루프 벡터 제어의 시작 절차 |
| CA002371973A CA2371973A1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| DE60042113T DE60042113D1 (de) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Anlaufverfahren für eine synchronmaschine mit vektorsteuerung. |
| AU45725/00A AU761856B2 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| AT00927292T ATE430399T1 (de) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Anlaufverfahren für eine synchronmaschine mit vektorsteuerung. |
| PCT/FI2000/000446 WO2000072437A1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| US09/958,949 US6498452B1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| CNB008076065A CN1225081C (zh) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | 同步电机中开环矢量控制的启动方法 |
| PL00350944A PL350944A1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| EP00927292A EP1181766B1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Starting procedure of open-loop vector control in synchronous machine |
| NO20015642A NO20015642L (no) | 1999-05-19 | 2001-11-19 | Startfremgangsmåte med åpen slöyfe rektorkontroll i synkronmaskin |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI991144A FI108095B (fi) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini |
| FI991144 | 1999-05-19 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI991144A0 FI991144A0 (fi) | 1999-05-19 |
| FI991144A FI991144A (fi) | 2000-11-20 |
| FI108095B true FI108095B (fi) | 2001-11-15 |
Family
ID=8554695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI991144A FI108095B (fi) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6498452B1 (fi) |
| EP (1) | EP1181766B1 (fi) |
| JP (1) | JP2003500999A (fi) |
| KR (1) | KR20020000893A (fi) |
| CN (1) | CN1225081C (fi) |
| AT (1) | ATE430399T1 (fi) |
| AU (1) | AU761856B2 (fi) |
| CA (1) | CA2371973A1 (fi) |
| DE (1) | DE60042113D1 (fi) |
| FI (1) | FI108095B (fi) |
| NO (1) | NO20015642L (fi) |
| PL (1) | PL350944A1 (fi) |
| WO (1) | WO2000072437A1 (fi) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11296633B2 (en) | 2018-01-12 | 2022-04-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary machine control device |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI112736B (fi) * | 2001-05-17 | 2003-12-31 | Abb Oy | Tahtikoneen säätöön liittyvä menetelmä |
| FI114511B (fi) * | 2001-10-24 | 2004-10-29 | Abb Oy | Menetelmä tahtikoneen roottorin asentokulman määrittämiseksi |
| DE10336068B4 (de) * | 2003-08-06 | 2006-04-06 | Siemens Ag | Verfahren zur gesteuerten Einprägung eines Ständerstrom- und eines Drehmoment-Sollwertes für eine stromrichtergespeiste Drehfeldmaschine |
| EP2036197B1 (en) * | 2006-07-05 | 2010-04-28 | Micro-Beam SA | Sensorless technology, estimation of sampled back emf voltage values and/or the sampled inductance values based on the pulse width modulation periods |
| CN100388618C (zh) * | 2006-11-03 | 2008-05-14 | 章颉 | 矢量控制同步电动机的励磁方法 |
| FR2933550B1 (fr) * | 2008-07-01 | 2012-10-12 | Schneider Toshiba Inverter Europe Sas | Procede de determination des inductances d'une machine synchrone a aimants permanents |
| CN101984554B (zh) * | 2010-12-01 | 2013-01-02 | 东元总合科技（杭州）有限公司 | 基于无传感器的电机启动方法 |
| EP2493067B1 (en) * | 2011-02-22 | 2018-04-04 | ABB Oy | Method and apparatus for estimating rotor angle of synchronous reluctance motor |
| EP2493066B1 (en) * | 2011-02-22 | 2017-11-08 | ABB Technology Oy | Method and apparatus for estimating rotor angle and rotor speed of synchronous reluctance motor at start-up |
| KR101303452B1 (ko) * | 2012-07-18 | 2013-09-05 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | Ｐｗｍ 을 이용한 영구 자석 동기 모터 제어 시스템 |
| CN103346725B (zh) * | 2013-07-01 | 2016-01-13 | 黑龙江大学 | 单片机磁链估计装置 |
| DE102013217029A1 (de) * | 2013-08-27 | 2015-03-05 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zur Erfassung eines Positionswinkels eines Rotors einer Synchronmaschine |
| IT201600109364A1 (it) * | 2016-10-28 | 2018-04-28 | Ksb Ag | Metodo ed apparato per l'adattamento delle caratteristiche magnetiche di un motore sincrono a riluttanza |
| CN109802614B (zh) * | 2019-01-01 | 2020-10-30 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种永磁同步电机电感参数辨识系统和方法 |
| DE102020201710A1 (de) | 2020-02-11 | 2021-08-12 | Lenze Automation Gmbh | Verfahren zum Ermitteln einer Drehwinkelstellung eines Rotors einer mehrphasigen elektrischen Maschine und Frequenzumrichter |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4088935A (en) * | 1976-10-04 | 1978-05-09 | General Electric Company | Stabilizing scheme for an a-c electric motor drive system |
| EP0065722B1 (de) * | 1981-05-25 | 1985-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung sowie Modellschaltung einer Schenkelpolmaschine |
| US4713594A (en) * | 1986-10-03 | 1987-12-15 | General Electric Company | Start-up control for switched reluctance motor |
| AT408591B (de) * | 1989-04-06 | 2002-01-25 | Elin Ebg Traction Gmbh | Verfahren zur sensorlosen drehwinkelerfassung von dämpferlosen, vorzugsweise permanentmagneterregten, synchronmaschinen |
| US5339012A (en) * | 1990-07-13 | 1994-08-16 | Elin Energieanwendung Gmbh | Method and circuit arrangement for sensor-less detection of the rotational angle of a damper-less synchronous machine, preferably excited by a permanent magnet, and supplied by a rectifier |
| US5144564A (en) * | 1991-01-08 | 1992-09-01 | University Of Tennessee Research Corp. | Rotor position estimation of a permanent magnet synchronous-machine for high performance drive |
| ATE131668T1 (de) * | 1991-04-11 | 1995-12-15 | Elin Energieanwendung | Verfahren und schaltungsanordnungen zur bestimmung maschinenbezogener elektromagnetischer und mechanischer zustandsgrössen an über umrichter gespeisten elektrodydynamischen drehfeldmaschinen |
| US5929590A (en) * | 1997-01-07 | 1999-07-27 | Emerson Electric Co. | Method and apparatus for implementing sensorless control of a switched reluctance machine |
-
1999
- 1999-05-19 FI FI991144A patent/FI108095B/fi not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-05-18 AU AU45725/00A patent/AU761856B2/en not_active Ceased
- 2000-05-18 PL PL00350944A patent/PL350944A1/xx unknown
- 2000-05-18 WO PCT/FI2000/000446 patent/WO2000072437A1/en active IP Right Grant
- 2000-05-18 AT AT00927292T patent/ATE430399T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-05-18 CN CNB008076065A patent/CN1225081C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-18 US US09/958,949 patent/US6498452B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-18 KR KR1020017014720A patent/KR20020000893A/ko active IP Right Grant
- 2000-05-18 CA CA002371973A patent/CA2371973A1/en not_active Abandoned
- 2000-05-18 EP EP00927292A patent/EP1181766B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-18 DE DE60042113T patent/DE60042113D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-18 JP JP2000620728A patent/JP2003500999A/ja active Pending
-
2001
- 2001-11-19 NO NO20015642A patent/NO20015642L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11296633B2 (en) | 2018-01-12 | 2022-04-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Rotary machine control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20015642D0 (no) | 2001-11-19 |
| DE60042113D1 (de) | 2009-06-10 |
| WO2000072437A1 (en) | 2000-11-30 |
| NO20015642L (no) | 2001-11-19 |
| FI991144A0 (fi) | 1999-05-19 |
| CN1225081C (zh) | 2005-10-26 |
| JP2003500999A (ja) | 2003-01-07 |
| CA2371973A1 (en) | 2000-11-30 |
| FI991144A (fi) | 2000-11-20 |
| PL350944A1 (en) | 2003-02-24 |
| EP1181766A1 (en) | 2002-02-27 |
| EP1181766B1 (en) | 2009-04-29 |
| US6498452B1 (en) | 2002-12-24 |
| AU4572500A (en) | 2000-12-12 |
| AU761856B2 (en) | 2003-06-12 |
| ATE430399T1 (de) | 2009-05-15 |
| CN1350720A (zh) | 2002-05-22 |
| KR20020000893A (ko) | 2002-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI108095B (fi) | Tahtikoneen avoimen piirin vektorisäädön käynnistysrutiini | |
| US8164288B2 (en) | Motor control device and generator control device | |
| JP5490601B2 (ja) | モータの磁束ベクトルの位置を決定するための方法 | |
| Raggl et al. | Robust angle-sensorless control of a PMSM bearingless pump | |
| CN107769633B (zh) | 确定无铁pmsm电机的转子的取向的方法和电机系统 | |
| Krishnan et al. | A back-EMF based sensorless speed control of permanent magnet synchronous machine | |
| Huang et al. | An iterative estimation algorithm of prepositioning focusing on the detent force in the permanent magnet linear synchronous motor system | |
| US20040239285A1 (en) | Method for determining rotor position angle of synchronous machine | |
| Prajapati et al. | Sensor-less control of permanent magnet synchronous motor | |
| RU2594358C1 (ru) | Способ бездатчикового определения начального положения ротора синхронного электродвигателя с постоянными магнитами | |
| He et al. | Speed and position sensorless control for dual-three-phase PMSM drives | |
| Parasiliti et al. | Initial rotor position estimation method for PM motors | |
| US20230068845A1 (en) | Method of Determining an Initial Rotor Position for a Synchronous Motor and a Controller Therefor | |
| WO2023029790A1 (en) | A method of determining initial speed for a synchronous motor and a controller therefor | |
| Popa et al. | A novel method for PM synchronous machine rotor position detection | |
| Jin et al. | Commutation Auto-Correction Method for Position Sensorless BLDCM With the Anti-Interference Ability Against Current Variation | |
| Paitandi et al. | Implementation of a novel and versatile initial rotor position estimation method on surface-mounted permanent magnet synchronous motor prototype at zero speed | |
| Toliyat et al. | Sensorless operation of surface mount permanent magnet AC (PMAC) motors | |
| JP2002262599A (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| KR20110118502A (ko) | 동기 전동기의 위치 추정 방법 및 이를 이용한 전동기 구동장치 | |
| Moradi et al. | Indirect rotor angle estimation in without permanent magnet brushless dc motor with employment of the Maxwell-Wien Bridge | |
| Weiss | Sensorless commutation of a delta-wound brushless DC motor using a measure of stator inductance | |
| Xia et al. | Torque Ripple Reduction of Brushless DC Servo Motor Using Full EMF Feedback |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |