Dizajn i implementacija proširenog Kalmanovog filtra za procjenu brzine i položaja rotora istosmjernog motora bez četkica

Sažetak

U ovom radu prikazana je metoda za procjenu brzine i položaja rotora istosmjernog motora bez četkica (BLDCM). Prošireni Kalmanov filtar (EKF) koristi se za procjenu varijabli stanja motora korištenjem samo mjerenja napona i struja statorske linije. Prilikom primjene EKF-a bilo je potrebno riješiti neke specifične probleme vezane uz valne oblike napona i struje istosmjernog motora bez četkica. Tijekom postupka estimacije mjerni signali napona i struje se ne filtriraju, što se inače obično radi pri primjeni sličnih metoda. Prosječna vrijednost napona tijekom intervala uzorkovanja dobiva se kombinacijom mjerenja i proračuna, zahvaljujući primjeni prediktivnog strujnog regulatora koji se temelji na matematičkom modelu motora. Razmatraju se dvije varijante algoritma estimacije: (1) brzina i položaj rotora procjenjuju se s konstantnim parametrima motora i (2) otpor statora se procjenjuje istovremeno s varijablama stanja motora. Kako bi se potvrdili rezultati procjene, laboratorijska postavka je konstruirana korištenjem motora snage 1,5 kW, 2000 o/min, napajanog IGBT pretvaračem. Kontrole brzine i struje, kao i algoritam estimacije, implementirani su digitalnim signalnim procesorom TMS320C50. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je moguće procijeniti brzinu i položaj rotora BLDCM s dovoljnom točnošću kako u stacionarnom tako iu dinamičkom radu. Uvođenjem procjene otpora statora povećava se točnost procjene brzine, osobito pri niskim brzinama. Na kraju rada analizirane su karakteristike besenzorskog pogona. Postignut je sustav upravljanja brzinom bez senzora s maksimalnom stabilnom pogreškom između referentne i stvarne brzine motora od ą1% pri brzinama iznad 5% nazivne vrijednosti.

Božo Terzić

Redoviti profesor u trajnom zvanju | Katedra za elektromotorne pogone i industrijsku automatizaciju

Redoviti profesor na Fakultetu Fakultetu elektrotehnike, elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu, sa značajnim doprinosom u području industrijskih razvojnih projektata koji uključuju dizajn prototipova elektroničkih pretvarača korištenih u industrijskim postrojenjima diljem svijeta. Njegovi istraživački interesi usmjereni su na primjenu elektroničkih pretvarača u električnim pogonima i obnovljivim izvorima energije.