Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Mojiri foroshani,Sayed Morteza Saghaian nejad esfahani
محسن مجیری فروشانی (استاد مشاور) سیدمرتضی سقائیان نژاداصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Kianoosh Tondpoor
کیانوش تندپور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Sensorless control of permanent magnet synchronous motor using observer
Advantages of sensorless drives include higher reliability, simpler hardware, lower maintenance, and lower initial cost. Considering the progress of semiconductors, increasing the processing speed of processors, and the advancement of control systems, removing the sensor from the drives is not out of reach. Among synchronous motors, permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are used in various industries due to their high power density, high reliability, high efficiency, good controllability, and wide speed range. For sensorless drives of PMSMs, at low and zero speeds, the nonlinearity of inverters and variation of motor parameters, and at higher speeds, the bandwidth of the estimators are the main challenges of control system design. So far, various methods have been proposed for sensorless control of this motor. In this research, sensorless control of PMSM using rotor flux field orientation control is considered as the basis of the control method. To estimate the position/speed of this motor, from two important categories of estimation, "signal injection" and "model-based" methods, the second is focused on. Estimation of rotor position and speed using the motor model using the "Adaptive Reference Model", "Sliding Mode Observer" and "Expanded Kalman Filter" methods is reviewed. The Kalman filter method is simulated and implemented and is considered as a benchmark for comparison with the proposed methods. In the first proposed method, a Simplified EKF is examined, simulated, and implemented. By simplifying the model and assigning this approximation to the filter, a method to reduce its computational burden is proposed. In order to optimally control the motor and eliminate the maximum sensitivities of the estimator-based control system, a second method is proposed in which the back-electromotive force signals are used and with the appropriate filter, the estimation process is performed. This method has significant advantages compared to similar methods. Also in this research, the general concept and advantages and disadvantages of the most important methods of position and speed estimation in vector control of a permanent magnet synchronous motor are investigated. Simulation, implementation, and verification of the correct operation of the basic and proposed methods have been done. Simulink MATLAB used for simulation and TMS320F28335 is used to practically drive the motor. The results of these practical implementations and the response of the proposed systems to the control commands in the presence of environmental and model perturbations, confirm the accuracy and efficiency of the proposed methods for their widespread use. Keywords: Controllability, Permanent Magnet Synchronous Motor, Sensorless Control, Model Reference Adaptive System, Sliding Mode Observer, Extended Kalman Filter.
در سال های اخیر، کاربرد درایوهای بدون سنسور موقعیت/ سرعت برای موتورهای جریان متناوب در حوزه های مختلف چون کاربردهای صنعتی، خانگی و صنایع نظامی گسترش یافته است.از مزایای درایوهای بدون سنسور موتورها می‌توان به قابلیت اطمینان بالاتر، سخت افزار، هزینه اولیه و هزینه تعمیر و نگهداری کمتر اشاره کرد. با پیشرفت پردازنده‌ها و بالا رفتن سرعت پردازش آ‌ن‌ها، با طراحی سیستم‌های کنترلی مناسب، حذف سنسورها از روی ماشین‌ها دور از دسترس نیست. از بین موتورهای سنکرون، موتورهای سنکرون مغناطیس‌دائم، به‌واسطه داشتن چگالی توان بالا، قابلیت اطمینان بالا، راندمان بالا، کنترل پذیری خوب و محدوده سرعت گسترده در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. برای درایوهای بدون سنسور موتور سنکرون مغناطیس‌دائم در سرعت‌های کم و سرعت صفر، غیرخطی بودن اینورترها و تغییر پارامترهای موتور و در سرعت‌های بالاتر پهنای باند تخمین‌گرها چالش‌های اصلی طراحی سیستم کنترلی می‌باشند. تاکنون روش‌های مختلفی برای کنترل بدون سنسور این موتور پیشنهاد شده‌است. در این پژوهش کنترل بدون سنسور موتور سنکرون‌ مغناطیس‌دائم به روش جهت‌یابی میدان شار روتور مد نظر قرار گرفته و برای تخمین موقعیت/سرعت این موتور از بین دو دسته مهم تخمین به روش تزریق "سیگنال فرکانس بالا" و "روش‌های تخمین مبتنی بر مدل موتور"، روی دسته دوم تمرکز شده‌است. تخمین موقعیت و سرعت روتور با استفاده از مدل موتور به‌کمک روش‌های "تطبیقی مدل مرجع"،"رویتگر مد لغزشی" و "رویتگر فیلتر کالمن گسترش یافته" بررسی شده‌اند. روش فیلتر کالمن شبیه‌‌سازی و پیاده‌سازی شده و به عنوان معیاری برای مقایسه با روش‌های پیشنهادی در نظر گرفته شده‌است. در روش پیشنهادی اول، فیلتر کالمن بررسی، شبیه‌سازی و پیاده‌سازی شده و با ساده‌تر کردن مدل و واگذار کردن این تقریب به فیلتر، روشی برای کاهش حجم محاسبات آن پیشنهاد شده‌است. با هدف کنترل بهینه موتور و رفع حداکثری حساسیت‌های سیستم کنترلی مبتنی بر تخمین‌گر، روش دومی نیز ارائه شده‌ که در آن از سیگنال‌های نیروی محرکه الکتریکی برگشتی استفاده شده و با فیلتر مناسب آن‌ها فرآیند تخمین صورت می‌گیرد. این روش در مقایسه با روش‌های مشابه مزایای قابل توجهی دارد. همچنین در این پژوهش، مفهوم کلی و مزایا و معایب مهم‌ترین روش‌های تخمین موقعیت و سرعت در کنترل برداری موتور سنکرون مغناطیس دائم بررسی می‌شود. شبیه‌ساز‌ی و تایید عملکرد صحیح روش‌های پایه و پیشنهادی در محیط سیمولینک متلب و پیاده‌سازی آن‌ها با استفاده از اینورتر پل سه فاز با کلیدهای ماسفت و روش مدولاسیون بردار فضایی به‌کمک پردازنده TMS320F28335 صورت گرفته است. نتایج این پیاده‌سازی‌های عملی و پاسخ سیستم‌های پیشنهادی به فرمان‌های کنترلی در حضور اغتشاشات محیط و مدل، صحت و کارایی روش‌های پیشنهادی برای به‌کارگیری گسترده آن‌ها را تایید می‌نماید. کلمات کلیدی: کنترل‌پذیری، موتور سنکرون مغناطیس دائم، تخمین‌گر، کنترل بدون سنسور، روش تطبیقی مدل مرجع، رویتگر مد لغزشی، رویتگر فیلتر کالمن گسترش داده شده.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی