Thiết kế bộ quan sát nhiễu bất định cho hệ điều khiển không cảm biến tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
117 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2023.84-91Từ khóa:
PMSM; FOC; Backstepping; SMO; Matlab; Simulink.Tóm tắt
Bài báo này trình bày về chống nhiễu cho hệ điều khiển tốc độ động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) bằng phương pháp tựa từ thông roto (FOC) sử dụng bộ điều khiển Backstepping. Bộ quan sát SMO (Sliding-mode observer) được sử dụng để ước lượng giá trị của sức phản điện động trong hệ toạ độ stator, sau đó, đưa qua 1 vòng khoá pha (PLL) ước lượng tốc độ, vị trí rotor và phản hồi về bộ điều khiển. Ngoài ra, các thành phần bất định gây ra bởi momen tải và sự biến thiên tham số cũng ảnh hưởng đáng kể sai lệch tốc độ và dòng điện, làm cho bộ điêu khiển không đạt được kết quả như mong muốn. Đóng góp chính của bài báo là bộ quan sát nhiễu và các thành phần bất định của động cơ, giúp cải thiện rõ rệt chất lượng của hệ. Cuối cùng, thực hiện mô phỏng trên phần mềm Matlab/Simulink và đánh giá kết quả.
Tài liệu tham khảo
[1]. W. Cai, X. Wu, M. Zhou, Y. Liang, and Y. Wang, “Review and Development of Electric Motor Systems and Electric Powertrains for New Energy Vehicles,” Automotive Innovation, vol. 4, no. 1, pp. 3–22, (2021), doi: 10.1007/s42154-021-00139-z. DOI: https://doi.org/10.1007/s42154-021-00139-z
[2]. L. Yu, C. Wang, H. Shi, R. Xin, and L. Wang, “Simulation of PMSM field-oriented control based on SVPWM,” Proceedings of the 29th Chinese Control and Decision Conference, CCDC 2017, no. 1, pp. 7407–7411, (2017), doi: 10.1109/CCDC.2017.7978524. DOI: https://doi.org/10.1109/CCDC.2017.7978524
[3]. X. Wang, N. Liu, and R. Na, “Simulation of PMSM field-oriented control based on SVPWM,” 5th IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC ’09, no. 4, pp. 1465–1469, (2009), doi: 10.1109/VPPC.2009.5289523. DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2009.5289523
[4]. S. Zheng, X. Tang, B. Song, S. Lu, and B. Ye, “Stable adaptive PI control for permanent magnet synchronous motor drive based on improved JITL technique,” ISA Trans, vol. 52, no. 4, pp. 539–549, (2013), doi: 10.1016/j.isatra.2013.03.002. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2013.03.002
[5]. B. Zigmund, A. Terlizzi, X. T. Garcia, R. Pavlanin, and L. Salvatore, “Experimental evaluation of PI tuning techniques for field oriented control of permanent magnet synchronous motors,” Advances in electrical and electronic engineering, vol. 5, no. 3, pp. 114–119, (2006).
[6]. L. Sun, X. Zhang, L. Sun, and K. Zhao, “Nonlinear speed control for PMSM system using sliding-mode control and disturbance compensation techniques,” IEEE Trans Power Electron, vol. 28, no. 3, pp. 1358–1365, (2013), doi: 10.1109/TPEL.2012.2206610. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2206610
[7]. S. Niu, Y. Luo, W. Fu, and X. Zhang, “Robust Model Predictive Control for a Three-Phase PMSM Motor with Improved Control Precision,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 68, no. 1, pp. 838–849, (2021), doi: 10.1109/TIE.2020.3013753. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3013753
[8]. C. X. Chen, Y. X. Xie, and Y. H. Lan, “Backstepping control of speed sensorless permanent magnet synchronous motor based on slide model observer,” International Journal of Automation and Computing, vol. 12, no. 2, pp. 149–155, (2015), doi: 10.1007/s11633-015-0881-2. DOI: https://doi.org/10.1007/s11633-015-0881-2
[9]. J. Linares-Flores, C. García-Rodríguez, H. Sira-Ramírez, and O. D. Ramírez-Cárdenas, “Robust Backstepping Tracking Controller for Low-Speed PMSM Positioning System: Design, Analysis, and Implementation,” IEEE Trans Industr Inform, vol. 11, no. 5, pp. 1130–1141, (2015), doi: 10.1109/TII.2015.2471814. DOI: https://doi.org/10.1109/TII.2015.2471814
[10]. A. T. Nguyen, B. A. Basit, H. H. Choi, and J. W. Jung, “Disturbance Attenuation for Surface-Mounted PMSM Drives Using Nonlinear Disturbance Observer-Based Sliding Mode Control,” IEEE Access, vol. 8, pp. 86345–86356, (2020), doi: 10.1109/ACCESS.2020.2992635. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2992635
[11]. H. Kim, J. Son, and J. Lee, “A high-speed sliding-mode observer for the sensorless speed control of a PMSM,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, no. 9, pp. 4069–4077, 2011, doi: 10.1109/TIE.2010.2098357. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2098357
[12]. S. M. Kazraji, R. B. Soflayi, and M. B. B. Sharifian, “Sliding-Mode Observer for Speed and Position Sensorless Control of Linear-PMSM,” Electrical, Control and Communication Engineering, vol. 5, no. 1, pp. 20–26, (2014), doi: 10.2478/ecce-2014-0003. DOI: https://doi.org/10.2478/ecce-2014-0003
[13]. C. Yang et al., “Research about the Sensorless Vector Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Two-stage Filter Sliding Mode Observer,” IOP Conf Ser Earth Environ Sci, vol. 701, no. 1, (2021), doi: 10.1088/1755-1315/701/1/012016. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/701/1/012016
[14]. S. Sensorless, C. Of, P. Magnet, S. Motors, and U. S. Observer, “Speed sensorless control of permanent magnet synchronous motors using sliding-mode observer,” Journal of Science and Technology - HaUI, vol. 59, no. 2A, pp. 101–105, (2023), doi: 10.57001/huih5804.2023.048. DOI: https://doi.org/10.57001/huih5804.2023.048
