Wyznaczanie pochodnych prądów silnika w celu estymacji położenia kątowego wirnika w bezczujnikowym napędzie z silnikiem PMSM

Omówiono problematykę wyznaczania pochodnych prądów silnika synchronicznego z magnesami trwałymi (PMSM). Wyznaczone pochodne mają zastosowanie w specyficznym algorytmie estymacji położenia kątowego wirnika silnika. Wymaga to implementacji złożonego algorytmu pomiarowego w sterowniku mikroprocesorowym napędu. Omówiono podstawowe zasady pomiaru oraz przedstawiono proces strojenia algorytmu pomiarowego. Zaproponowano metodę wyznaczania uśrednionych wartości pochodnych, pozwalającą uzyskać dobrą dokładność estymacji położenia wirnika.

The paper describes the process of evaluation of Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) current derivatives. The derivatives are evaluated in order to estimate rotor angular position. In currents waveforms of PMSM motor fed by a transistor inverter, current ripples caused by voltage modulation process can be noticed (Fig. 3). Those ripples are featured by near-linear current change during a time period when voltages at motor terminals are constant. Therefore, the derivatives can be estimated by differential quotient (1). The use of current derivatives instead of current values leads to a very simple rotor position estimation formula (3). However, determination of motor current derivatives requires a complex measurement algorithm. The instants of measurements have to be calculated with respect to inverter control signals and current disturbances resulting from transistor switching (Figs. 5, 7). The rules of selection of measurement instants are formulated in Section 5. The proposed measurement algorithm was implemented in an experimental test bench (Fig. 4). The process of tuning the measurement algorithm on a basis of experiments is presented (Figs. 5?8). A novel method based on evaluation of averaged derivatives was introduced. It allows obtaining the good accuracy of rotor angular position estimation.