In this paper, a low-time-consuming and low-cost sensorless-control algorithm for high-dynamic performance permanent-magnet synchronous motors, both surface and internal permanent-magnet mounted for position and speed estimation, is introduced, discussed, and experimentally validated. This control algorithm is based on the estimation of rotor speed and angular position starting from the back electromotive force space-vector determination without voltage sensors by using the reference voltages given by the current controllers instead of the actual ones. This choice obviously introduces some errors that must be vanished by means of a compensating function. The novelties of the proposed estimation algorithm are the position-estimation equation and the process of compensation of the inverter phase lag that also suggests the final mathematical form of the estimation. The mathematical structure of the estimation guarantees a high degree of robustness against parameter variation as shown by the sensitivity analysis reported in this paper. Experimental verifications of the proposed sensorless-control system have been made with the aid of a flexible test bench for brushless motor electrical drives. The test results presented in this paper show the validity of the proposed low-cost sensorless-control algorithm and, above all, underline the high dynamic performances of the sensorless-control system also with a reduced equipment

چکیده

در این مقاله، یک الگوریتم کنترل بدون سنسور و کم هزینه با اتلاف زمان کم برای عملکرد دینامیکی بالای موتورهای سنکرون مغناطیس دائم در دو حالت نصب آهن ربای دائم روی سطح و هم حالت نصب شده در داخل موتور، با هدف تخمین سرعت و موقعیت، معرفی، مورد بحث و از نظر عملی نیز تأیید گردیده است. این الگوریتم کنترلی بر اساس تخمین سرعت و موقعیت زاویه ای روتور با تعیین بردار فضای نیرومحرکه برگشتی در مرحله اول بدون سنسور ولتاژ و تنها با استفاده از ولتاژهای مرجع مشخص شده توسط کنترلرهای جریان به جای ولتاژهای واقعی، عمل می کند. این انتخاب صریحاً یک سری خطا به وجود می آورد که باید توسط یک تابع جبران سازی کننده، به صفر برسد. نوآوری های این الگوریتم تخمین پیشنهادی رابطه تخمین موقعیت و پروسه جبران سازی اینورتر پس فاز است که تعیین کننده شکل نهایی و معادله ریاضی تخمین است. ساختار ریاضی مدل تخمین، مقاومت بالای الگوریتم را در مقابل تغییر پارامتر نشان می دهد که بر اساس آنالیز حساسیت در این مقاله نشان داده شده است. بررسی های عملی برای سیستم کنترلی بدون سنسور پیشنهادی نیز با هدف دستیابی به یک الگوی تست با انعطاف بالا برای درایوهای الکتریکی موتور بدون جاروبک صورت گرفته است. نتایج تست ارائه شده در این مقاله میزان اعتبار الگوریتم کنترلی بدون سنسور پیشنهادی را نشان می دهد، و علاوه بر همه، عملکردهای دینامیکی بالای سیستم کنترل بدون سنسور نیز در کنار کاهش تجهیزات، نشان داده شده است.

1-مقدمه

در الگوی کنترل میدان جهت دار در ماشین های بدون جاروبک، اطلاع کامل از موقعیت زاویه ای روتور ضروری است. موقعیت زاویه ای روتور و سرعت ماشین الکتریکی را می توان به صورت آنلاین با سنسورهای خاصی (اینکدرها، برطرف کننده ها) تعیین نمود اما وجود این سنسورها می توان معایب متعددی را به دنبال داشته باشد. حقیقت این است که انتخاب سنسورهای موقعیت زاویه ای و سرعت و انتخاب توالی مدار تطبیق سیگنال مربوط به آن چندان توسط توان نامی درایو الکتریکی ماشین تحت تأثیر قرار نمی گیرد. در این صورت، تأثیر سنسورهای فوق روی افزایش هزینه در مقابل هزینه کل درایو الکتریکی مشهود خواهد بود، به خصوص زمانی که توان نامی یک ماشین الکتریکی کم و یا کوچک باشد...