A High-Performance Position Sensorless Motion Control System of Reluctance Synchronous Motor with Direct Torque Control

This paper presents an implementation of high-dynamic performance of position sensorless motion control system of Reluctance Synchronous Motor(RSM) drives for an industrial servo system with direct torque control(DTC). The problems of high-dynamic performance and maximum efficiency RSM drives controlled by DTC are saturation of stator linkage flux and nonlinear inductance characteristics with various load currents. The accurate estimation of the stator flux and torque are obtained using stator flux observer of which a saturated inductance $L_d$ and $L_q$ can be compensated by adapting from measurable the modulus of the stator current and rotor position. To obtain fast torque response and maximum torque/current with varying load current, the reference command flux is ensured by imposing $I_{ds} = I_{qs}$. This control strategy is proposed to achieve fast response and optimal efficiency for RSM drive. In order to prove rightness of the suggested control algorithm, the actual experiment carried out at $\pm$20 and $\pm$1500 rpm. The developed digitally high-performance motion control system shown good response characteristic of control results and high performance features using 1.0kW RSM which has 2.57 Ld/Lq salient ratio.

직접토크제어에 의한 위치검출기 없는 릴럭턴스 동기전동기의 위치 제어시스템

본 논문은 직접토크제어(Direct torque control, DTC)를 사용한 릴럭턴스 동기전동기(Reluctance synchronous motor, RSM)의 위치센서 없는 모션제어 시스템을 제안한다. 고성능 효율제어를 수행하는데 있어서 DTC를 이용한 릴럭턴스 전동기 드라이브는 고정자 쇄교자속의 포화와 부하전류에 따라 비선형적으로 변하는 인덕턴스로 인해 여러 가지 문제점들이 발생한다. 이러한 이유로 본 논문에서는 정확한 고정자 쇄교자속과 토크를 계산하기 위해서 자속관측기의 $L_d\;와\; L_q$값을 회전자 위치와 고정자 전류에 대해 보상하였으며, 빠른 토크 응답특성과 최적 효율특성을 얻기 위해서 기준자속을 부하에 따라 계산하였다. 제안된 알고리즘의 정당성을 확인하기 위해서 1.0[kW] 릴럭턴스 동기 전동기를 사용하여 $\pm$20[rpm]과 $\pm$1500[rpm]에서 실험을 수행하였고, 실험을 수행한 결과 저속영역과 고속영역 모두 우수한 동특성과 향상된 효율을 얻을 수 있었다.