The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B (대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B)

The Korean Institute of Electrical Engineers (대한전기학회)
권호 표지

Sensorless Control of Induction Motors with Simultaneous Estimation of Speed and Rotor Resistance in the Very Low Speed Region

속도와 2차 저항의 동시 추정이 가능한 유도전동기의 극 저속 영역 센서리스 속도제어

  • 정석권 (부경대학교 기계공학부) ;
  • 이진국 (부경대학교 대학원 메카트로닉스공) ;
  • 유삼상 (한국해양대학교 기계ㆍ정보공학부)
  • Published : 2004.09.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper is concerned with a new speed sensorless induction motor scheme which can be successfully applied to at any speed including even zero speed. The proposed method is robust against rotor resistance variations. In addition, simultaneous on-line estimations of speed and rotor resistance are realized based on a feedforward type torque control approach. The rotor flux with a low frequency sinusoidal waveform has been utilized to help the simultaneous estimation for both speed and rotor resistance. The control scheme has no current minor loop to determine voltage references. Since the proposed estimation does not depend on any derivative terms of currents and stator voltages, it offers a good performance at extremely low speed region for sensorless induction motor. Furthermore, the proposed control is simply using motor parameters and stator currents without determining any PI gains for current feedback and any signal injection for the rotor resistance estimation. Finally, both simulation and experimental results are given to show the effectiveness of this method.

Keywords

References

  1. Kan Akatsu, Atsuo Kawamura, 'On-line simultaneous estimations of the speed and the secondary resistance under the transient states of Induction Motor,' T.IEE, pp. 1409-1416, vol. 118-D, No. 12, 1998
  2. 김경서, '속도센서 없는 유도전동기 자속기준제어를 위한 새로운 자속연산기,' 전력전자학회 논문지, 3권 2호, pp. 125-130, 1998
  3. Hisao Kubota, Daisuke Yoshihara, Kouki Matsuse, 'Rotor Resistance Adaptation for Sensorless Vector Controlled Induction Machines,' T. IEE, pp. 940-945, vol. 117-D, No. 8, 1997
  4. 박철우, 권우현, '저속영역에서 센서리스 벡터제어 유도 전동기의 성능을 향상시키기 위한 MRAC 기반의 강인한 속도 추정 기법,' 대한전기학회 논문지 53권 1호, pp. 37-45, 2004
  5. 이교범, 송주호, 송중호, 최익, '새로운 축소 차원 확장 루엔버거 관측기를 이용한 유도 전동기의 센서리스 벡터제어,' 대한전기학회 논문지 53권 3호, pp. 173-179
  6. 윤광호, 남문현, '교류서보 전동기의 전류관측기를 이용한 속도 센서리스 제어,' 대한전기학회 논문지 53권 6호, pp. 402-407, 2004
  7. 김영렬, 설승기, 박민호, '확장 칼만 필터를 이용한 속도 센서 없는 유도전동기의 벡터 제어,' 대한전기학회 논문지 43권 1호, pp. 27-35, 1994
  8. K. L. Shi, T. F. Chan, Y. K. Wong, S. L. Ho, 'Speed Estimation of an Induction Motor Drive Using an Optimized Extended Kalman Filter,' IEEE Transactions on Industrial Electronics vol. 49, No. 1, pp. 124-133, 2002 https://doi.org/10.1109/41.982256
  9. Miran Rodic, Karel Jezermik, 'Speed-Sensorless Sliding-Mode Torque Control of an Induction Motor,' IEEE Transactions on Industrial Electronics vol. 49, No. 1, pp. 87-95, 2002 https://doi.org/10.1109/41.982252
  10. 김상민, 한우용, 김성중, '센서리스 유도전동기를 위한 새로운 적응 슬라이딩 모드 관측기의 설계,' 대한전기학회 논문지 52권 10호, pp. 522-527, 2003
  11. 김응석, '슬라이딩 모드 축차 관측기를 이용한 유도 전동기 속도추정,' 대한전기학회 논문지 53권 3호, pp. 145-152
  12. 김상민, 한우용, 이공희, '유도전동기의 센서리스 제어를 위한 회전자 속도 및 파라미터 추정,' 대한전기학회 논문지 50권 4호, pp. 169-174, 2001
  13. Seong Hwan Kim, Tae Sik Park, Ji Yoon Yoo, Gwi Tae Park, 'Speed-Sensorless Vector control of an Induction Motor Using Neural Network Speed Estimation,' IEEE Transactions on Industrial Electronics vol. 48, No. 3, pp. 609-614, 2001 https://doi.org/10.1109/41.925588
  14. Chil-Min Lin, Chun-Fei Hsu, 'Neural-Network-Based Adaptive Control for Induction Servomotor Drive System,' IEEE Transactions on Industrial Electronics vol. 49, No. 1, pp. 115-123 https://doi.org/10.1109/41.982255
  15. J. Jiang and J. Holtz, 'High Dynamic Speed Sensorless ac Drive with On-line Model Parameter Tuning for Steady-State Accuracy,' IEEE Industrial Electronics, pp. 240-246, vol. 44, 1997 https://doi.org/10.1109/41.564163
  16. Jung-Ik Ha, Seung-Ki Sul, 'Sensorless Field-Orientation Control of an Induction Machine by High-Frequency Signal Injection,' IEEE Transactions on Industy Applications vol. 35, No. 1, pp. 45-51, 1999 https://doi.org/10.1109/28.740844
  17. 김성환, 오상호, 권영안, '전류오차수정을 이용한 유도전동기의 센서리스 속도제어,' 대한전기학회 논문지 46권 12호, pp. 1743-1749, 1997
  18. T. Hayashi, Y. Fuji, and T. Sekiguchi, 'Study on an Analytical Solution for Instantaneous Torque Control of an Induction Motor,' Annual Conf. of JIEE, pp. 323-324, vol. 4, 1989
  19. B. Gopinath, 'On the Control of Linear Multiple Input-Ouput System,' The Bell System Technical Journal, 1971
  20. 황동일, 정석권, '2차저항 동정을 고려한 유도전동기의 저속영역 속도센서리스 제어,' 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 1042-1045, 2000
  21. 이진국, 정석권, '자속정보를 이용한 2차저항 동정기능을 갖는 유도전동기의 저속영역 속도센서리스 제어,' 대한전기학회 춘계학술대회 논문집, pp. 308-310, 2001
  22. S. K. Jeong, Z. G. Lee, H. A. Toliyat, P. Niazi, 'Sensorless Control of Induction Motors with Simultaneous On-line Estimation of Rotor Resistance and Speed Based on the Feedforward Torque Control Scheme,' IEMDC 2003, pp. 1837-1842, 2003 https://doi.org/10.1109/IEMDC.2003.1210703
  23. 이진국, 정석권, '속도와 2차저항의 동시 추정이 가능한 유도전동기의 극 저속영역 속도 센서리스 제어,' 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 1081-1083