Research Article
BibTex RIS Cite

Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi

Year 2018, Volume: 8 Issue: 1, 79 - 84, 30.06.2018

Abstract

Bu çalışmada, hız-algılayıcılı doğrudan vektör kontrollü
asenkron motor (ASM) sürücüleri için indirgenmiş dereceli yeni bir
genişletilmiş Kalman filtresi (İDGKF) tabanlı kestirici tasarlanarak benzetim
temelli olarak gerçeklenmektedir. Önerilen İDGKF ile DVK tabanlı ASM sürücüsü
için gerekli olan stator duran eksen takımındaki rotor akılarının 
αβ- bileşenlerine
(
ϕα ve ϕβ'ya) ilave olarak değeri
sıcaklık ve frekansla değişen stator direnci (R
s) ve rotor direnci (Rr) anma hızı, orta hız ve
düşük/sıfır hız bölgelerinde eş zamanlı olarak kestirilmektedir. Hız, yük
momenti (t
L), Rr ve Rs'nin zorlayıcı değişimleri
altında üretilen senaryolar ile test edilen İDGKF'ye ilişkin benzetim temelli
kestirim sonuçları ve bu yüzden DVK'lı ASM sürücüsünün kontrol başarımı oldukça
tatmin edicidir. Ayrıca İDGKF algoritmasının tam dereceli eşdeğerine göre daha
az hesap yükü gerektirdiği bu çalışma kapsamında onaylamaktadır.

References

  • Salmasi, F. R. and Najafabadi, T. A., “An Adaptive Observer With Online Rotor and Stator Resistance Estimation for Induction Motors With One Phase Current Sensor,” IEEE Trans. on Energy Conversion, 46(8)., 1209-1222, 2011.
  • Shinohara K, Nagano, T., Arima, H. and Mustafa, W. Z. W., “Online tuning method of stator and rotor resistances in both motoring and regenerating operations for vector-controlled induction machines,” Elect. Eng. Jpn., 135(1)., 56-64, 2001
  • Karanayil, B., Rahman, M. F. and Grantham, C., “Stator and rotor resistance observers for induction motor drive using fuzzy logic and artificial neural networks,” IEEE Trans. on Energy Conversion, 20(4)., 771-780, 2005.
  • Talla, J., Peroutka, Z., Blahnik, V. and Streit, L., “Rotor and stator resistance estimation of induction motor based on augmented EKF,” 2015 International Conference on Applied Electronics (AE) 253-258, Sep. 2015.
  • Kan, J., Zhang, K. and Wang, Z. “Indirect vector control with simplified rotor resistance adaptation for induction machines,” IET Power Electron., 1284-1294, 2015.
  • Kanwal K. and Singh, M., “Rotor resistance estimation for induction motor using model reference adaptive controller,” 2016 IEEE 7th Power India International Conference (PIICON), Bikaner, India, 1-6, 25-27 Nov. 2016.
  • Chacko, S., Bhende, C. N., Jain, S. and Nema, R. K., “PSO based online tuning of PI controller for estimation of rotor resistance of indirect vector controlled induction motor drive,'' 2016 International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT), Chennai, India, 4606-4611, 3-5 March 2016.
  • Arunachalam, V., Srinivasan, H. and Muthuramalingam, A., ``A novel NN based rotor flux MRAS to overcome low speed problems for rotor resistance estimation in vector controlled IM drives,'' Front. Energy, 10(4)., 382-392, 2016.
  • Mapelli, F. L., Tarsitano, D. and Cheli, F., “MRAS rotor resistance estimators for EV vector controlled induction motor traction drive: Analysis and experimental results,'' Electric Power Systems Research, 298-307, 2017.
  • Bazylev, D.N., Doria-Cerezo, A., Pyrkin, A. A., Bobtsov, A. A. and Ortega, R., “New Approach for Flux and Rotor Resistance Estimation of Induction Motors,” IFAC-Pap., 50(1)., 1885-1890, 2017.
  • Demir, R., Barut, M., Yildiz, R., Inan, R. and Zerdali, E., “EKF based rotor and stator resistance estimations for direct torque control of Induction Motors,”' 2017 International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM) & 2017 Intl Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (ACEMP), Brasov, Romania, 376-381, 25-27 May 2017.
  • Demir, R., Barut, M., Yildiz, R., Zerdali, E. and Inan, R. “Asenkron Motorların hız-algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrolü için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestirimi,” 1. Ulusal Elektrik Enerjisi Dönüşümü Kongresi , Elazığ, Türkiye, 189-193, 21-22 Eylül 2017.
  • Barut, M. “Bi Input-extended Kalman filter based estimation technique for speed-sensorless control of induction motors”, Energy Conversion and Management, pp. 2032-2040, 2010.

Reduced Order Extended Kalman Filter based Stator and Rotor Resistance Estimator for Speed-Sensored Direct Vector Controlled Induction Motors Drives

Year 2018, Volume: 8 Issue: 1, 79 - 84, 30.06.2018

Abstract

In this study, speed-sensored direct vector control of induction motors (IMs) is implemented by proposing and using a novel reduced order extended Kalman filter (ROEKF). In addition to αβ-components of rotor fluxes in stator stationary axis (ϕα and ϕβ), stator resistance (Rs) and rotor resistance (Rr) whose values vary according to temperature and frequency are simultaneously estimated by the proposed ROEKF in a wide speed range. Under challenging variations of rotor angular velocity, load torque (tL), Rr, and Rs the obtained simulation based estimation results associated with the ROEKF and thus control performances of the designed direct vector controlled IM drive are quite satisfactory and validate to require less computational load then its full-order counter part.

References

  • Salmasi, F. R. and Najafabadi, T. A., “An Adaptive Observer With Online Rotor and Stator Resistance Estimation for Induction Motors With One Phase Current Sensor,” IEEE Trans. on Energy Conversion, 46(8)., 1209-1222, 2011.
  • Shinohara K, Nagano, T., Arima, H. and Mustafa, W. Z. W., “Online tuning method of stator and rotor resistances in both motoring and regenerating operations for vector-controlled induction machines,” Elect. Eng. Jpn., 135(1)., 56-64, 2001
  • Karanayil, B., Rahman, M. F. and Grantham, C., “Stator and rotor resistance observers for induction motor drive using fuzzy logic and artificial neural networks,” IEEE Trans. on Energy Conversion, 20(4)., 771-780, 2005.
  • Talla, J., Peroutka, Z., Blahnik, V. and Streit, L., “Rotor and stator resistance estimation of induction motor based on augmented EKF,” 2015 International Conference on Applied Electronics (AE) 253-258, Sep. 2015.
  • Kan, J., Zhang, K. and Wang, Z. “Indirect vector control with simplified rotor resistance adaptation for induction machines,” IET Power Electron., 1284-1294, 2015.
  • Kanwal K. and Singh, M., “Rotor resistance estimation for induction motor using model reference adaptive controller,” 2016 IEEE 7th Power India International Conference (PIICON), Bikaner, India, 1-6, 25-27 Nov. 2016.
  • Chacko, S., Bhende, C. N., Jain, S. and Nema, R. K., “PSO based online tuning of PI controller for estimation of rotor resistance of indirect vector controlled induction motor drive,'' 2016 International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT), Chennai, India, 4606-4611, 3-5 March 2016.
  • Arunachalam, V., Srinivasan, H. and Muthuramalingam, A., ``A novel NN based rotor flux MRAS to overcome low speed problems for rotor resistance estimation in vector controlled IM drives,'' Front. Energy, 10(4)., 382-392, 2016.
  • Mapelli, F. L., Tarsitano, D. and Cheli, F., “MRAS rotor resistance estimators for EV vector controlled induction motor traction drive: Analysis and experimental results,'' Electric Power Systems Research, 298-307, 2017.
  • Bazylev, D.N., Doria-Cerezo, A., Pyrkin, A. A., Bobtsov, A. A. and Ortega, R., “New Approach for Flux and Rotor Resistance Estimation of Induction Motors,” IFAC-Pap., 50(1)., 1885-1890, 2017.
  • Demir, R., Barut, M., Yildiz, R., Inan, R. and Zerdali, E., “EKF based rotor and stator resistance estimations for direct torque control of Induction Motors,”' 2017 International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM) & 2017 Intl Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (ACEMP), Brasov, Romania, 376-381, 25-27 May 2017.
  • Demir, R., Barut, M., Yildiz, R., Zerdali, E. and Inan, R. “Asenkron Motorların hız-algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrolü için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestirimi,” 1. Ulusal Elektrik Enerjisi Dönüşümü Kongresi , Elazığ, Türkiye, 189-193, 21-22 Eylül 2017.
  • Barut, M. “Bi Input-extended Kalman filter based estimation technique for speed-sensorless control of induction motors”, Energy Conversion and Management, pp. 2032-2040, 2010.
There are 13 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Journal Section Enerjisi Dönüşümü Özel Sayısı
Authors

Rıdvan Demir 0000-0001-6509-9169

Murat Barut 0000-0001-6798-0654

Recep Yıldız 0000-0003-0584-6649

Emrah Zerdali 0000-0003-1755-0327

Remzi İnan 0000-0003-1717-3875

Publication Date June 30, 2018
Submission Date October 19, 2018
Published in Issue Year 2018 Volume: 8 Issue: 1

Cite

APA Demir, R., Barut, M., Yıldız, R., Zerdali, E., et al. (2018). Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO Bilimsel Dergi, 8(1), 79-84.
AMA Demir R, Barut M, Yıldız R, Zerdali E, İnan R. Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO Bilimsel Dergi. June 2018;8(1):79-84.
Chicago Demir, Rıdvan, Murat Barut, Recep Yıldız, Emrah Zerdali, and Remzi İnan. “Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator Ve Rotor Direnci Kestiricisi”. EMO Bilimsel Dergi 8, no. 1 (June 2018): 79-84.
EndNote Demir R, Barut M, Yıldız R, Zerdali E, İnan R (June 1, 2018) Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO Bilimsel Dergi 8 1 79–84.
IEEE R. Demir, M. Barut, R. Yıldız, E. Zerdali, and R. İnan, “Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi”, EMO Bilimsel Dergi, vol. 8, no. 1, pp. 79–84, 2018.
ISNAD Demir, Rıdvan et al. “Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator Ve Rotor Direnci Kestiricisi”. EMO Bilimsel Dergi 8/1 (June 2018), 79-84.
JAMA Demir R, Barut M, Yıldız R, Zerdali E, İnan R. Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO Bilimsel Dergi. 2018;8:79–84.
MLA Demir, Rıdvan et al. “Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator Ve Rotor Direnci Kestiricisi”. EMO Bilimsel Dergi, vol. 8, no. 1, 2018, pp. 79-84.
Vancouver Demir R, Barut M, Yıldız R, Zerdali E, İnan R. Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO Bilimsel Dergi. 2018;8(1):79-84.

EMO BİLİMSEL DERGİ
Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal, Kontrol Mühendisliği Bilimsel Hakemli Dergisi
TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI 
IHLAMUR SOKAK NO:10 KIZILAY/ANKARA
TEL: +90 (312) 425 32 72 (PBX) - FAKS: +90 (312) 417 38 18
bilimseldergi@emo.org.tr