В англоязычном издании Russian Electrical Engineering опубликована статья наших коллег
"A Sensor-Free Control System for a High-Frequency Synchronous Motor with Incorporated Magnets Based on a Combined Method of Position Estimation".

Authors and Affiliations

Electrical Drive Research and Technical Center “Vector”, Ivanovo, Russia
A. B. Vinogradov

Ivanovo State Power Engineering University, Ivanovo, Russia
R. O. Gorelkin

Abstract
Known methods for estimating position in drives based on synchronous motors with incorporated magnets have significant limitations in accuracy and noise immunity at high frequencies of the fundamental voltage harmonic. In connection with the requirements for improving the weight, size, and cost parameters of electric drives, it is still relevant to construct a sensor-free synchronous drive operating with frequencies from 0 to 1000 Hz or more in the presence of a wide 5–10 : 1 speed-control zone with constant rated power. The results of the study were obtained based on the analysis of theoretical and experimental data obtained by other authors, as well as computer modeling in the Delphi software environment. Initial information for modeling was obtained from the technical description and data from a full-scale experiment on a real object. A vector control system for a high-frequency synchronous motor with incorporated magnets without a mechanical coordinate sensor was developed based on a combination of speed and position estimation methods by means of high-frequency injection and EMF calculation. The proposed system was studied by modeling with allowance for the influence of noise in the measuring channels and the effect of cross saturation of the magnetic circuit. The proposed structure and control algorithms ensured operability and quality-control indicators sufficient to construct a traction drive with a maximal frequency of 800 Hz or more and an operating area in the constant rated power mode of at least 8 : 1 at a signal-to-noise ratio characteristic of standard current sensors.

Keywords: synchronous motor with incorporated magnets, synchronous coordinate system, fixed coordinate system, orientation by EMF

Русскоязычная версия вышла в "Вестнике ИГЭУ" 2024 г. выпуск 1, сс. 66—75
"Бездатчиковая система управления высокочастотным синхронным двигателем с инкорпорированными магнитами на основе комбинированного способа оценки положения".

А.Б. Виноградов, Р.О. Горелкин

Состояние вопроса. Известные методы оценки положения в приводах на базе синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами имеют существенные ограничения по точности и помехоустойчивости на высоких частотах основной гармоники напряжения. В связи с требованиями улучшения массогабаритных и стоимостных показателей электроприводов по-прежнему сохраняется актуальность построения бездатчикового синхронного привода, работающего с частотами от 0 до 1000 Гц и более при наличии широкой 5…10:1 зоны регулирования скорости с постоянством номинальной мощности.

Материалы и методы. Результаты исследования получены на основе анализа теоретических и экспериментальных данных, полученных другими авторами, а также компьютерного моделирования в программной среде Delphi. Исходная информация для моделирования получена из технического описания и данных натурного эксперимента на реальном объекте.

Результаты. Разработана система векторного управления высокочастотным синхронным двигателем с инкорпорированными магнитами без датчика механических координат на основе комбинации способов оценки скорости и положения посредством высокочастотной инжекции и вычисления ЭДС. Выполнено исследование предложенной системы посредством моделирования с учетом влияния помех в измерительных каналах и эффекта перекрестного насыщения магнитопровода.

Выводы. Предложенная структура и алгоритмы управления обеспечили работоспособность и качественные показатели управления, достаточные для построения тягового привода с максимальной частотой 800Гц и более и областью работы в режиме постоянства номинальной мощности не менее 8:1 при соотношении сигнал/шум, характерных для типовых датчиков тока.

Ключевые слова: синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами; синхронная система координат; неподвижная система координат; ориентация по ЭДС

 скачать статью на английском языке (PDF 1,1 Мб)

 скачать статью на русском языке (PDF 1,9 Мб)