Speed Sensorless Vector Control of Wound Induction Motor Using a MRAS Method

The wound induction motor can provide high starting torque and reduced starting current simultaneously by inserting large resistor externally when starting. And this technique is one of the well known methods among the induction motor starting methods and generally used for heavy load starting such as crane and cement factories. The conventional PI controller has been widely used in industrial application due to the simple control algorithm and is generally used for control of current torque, position, and speed for the wound induction motor drive system. However, the conventional control system for wound induction motor may result in poor performance because sensors have to be used but are often limited by the environmental condition. Recently, to overcome these problems, many sensorless vector control methods for the wound induction motor have been studied. This paper presents a MRAS method for sensorless vector control of the wound induction motor drive. In the conventional MRAS method, in low frequency, the stator resistance variation may result in poor performance. Therefore, this paper presents a MRAS method with stator and rotor resistance tuning for sensorless vector control of the wound induction motor to overcome several shortages of the conventional MRAS caused by parameter variation and to enhance the robustness of the sensorless vector control. The validity and effectiveness of the proposed method is verified through digital simulation.

MRAS 기법을 이용한 권선형 유도전동기의 속도센서리스 벡터제어

권선형 유도전동기는 기동시에 충분히 큰 저항을 외부에서 삽입하여 기동전류를 작게하는 동시에 기동토크를 크게 할 수 있다. 또한, 유도전동기의 각 기동방식중에서 가장 우수한 시동특성을 가지고 있으며 크레인, 시멘트공장 등 중부하 시동이 요구되는 경우 널리 사용되고 있다. 권선형 유도전동기 드라이브 시스템의 전류, 토크, 위치 및 속도 등의 제어를 위하여 일반적으로 산업현장에서는 PI 제어기가 많이 적용되고 있다. 그러나 이러한 시스템은 센서 부착시 여러가지 환경적 제약으로 인한 전체시스템의 성능 저하를 가져올 수 있어 이를 개선하기 위한 센서리스 벡터제어가 활발히 연구되고 있다. 본 논문은 권선형 유도전동기의 센서리스 벡터제어를 위해 MRAS 기법을 적용하였고, 기존 MRAS에 의한 유도전동기 속도 센서리스 제어시 발생하는 저항 값의 변화에 따른 저속 영역에서의 속도 특성 악영향을 개선키 위해 권선형 유도전동기의 고정자 저항과 회전자 저항 값을 추정하는 제어 알고리즘을 추가하여 시스템의 동특성 개선을 시도하였다. 제안된 기법의 타당성 및 유효성을 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인하였다.