Pozisyon Doğruluğu için Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorlarda Luenberg Durum Gözlemcisi Tabanlı Resolver Dijital Konverter Tasarımı

Bu çalışmada, geri besleme sinyalleri olarak bir resolver sensörün çıkış sinyalleri kullanılarak bir elektrik motorunun pozisyon kontrolü sunulmuştur. Resolver sensörü, motor rotor açısının konum verisini elde etmek için kullanılır. KMSM (Kalıcı mıknatıslı Senkron Motor)'un enerji verimliliği motor pozisyon hatalarından etkilenir. Çünkü motor pozisyonu hataları enerji kaybına neden olur. Artan pozisyon doğruluğu aynı zamanda enerji verimliliğini de arttırır. Resolver sensörü yüksek çözünürlüğe sahiptir, ancak bu doğruluk optimize edilebilir. RDK (resolver dijital konverter) içerisinde bir gözlemci yöntemi kullanılabilir. Özellikle, Luenberg durum gözlemcisi kararlı halde daha iyi parametreler üretir. KMSM’lerde referans hızda nominal yük altında Luenberg durum özlemcisi tabanlı RDK tasarımı klasik RDK ile karşılaştırılmıştır. İlk olarak, KMSM'un matematiksel modeli kararlı durumda bulunmuştur. Ek olarak, resolver ve RDK teorik olarak açıklanmıştır. Böylece, hata değerleri PMSM için bulunabilir. Ayrıca, RDK içerisinde Luenberg durum gözlemcisi, 7,07 V(rms) ve 400Hz’lik bir resolver için tasarlanmıştır. Mutlak pozisyonu ve maksimum doğruluğu veya minimum elektrik hatasını elde etmek için bir benzetim modeli gerçekleştirilmiştir. Önerilen Luenberg durum gözlemcisi esaslı yöntem modelde uygulanmaktadır. Bu nedenle, Luenberg durum gözlemcisi enerji verimliliğine dayalı RDK performansı, klasik RDC kullanarak tartışılmaktadır.

Design of Luenberg State Observer Based Resolver to Digital Converter in Permanent Magnet Synchronous Motors for Position Accuracy

In this study, a motor position control is presented using output signals of a resolver sensor as feedback signals. The resolver sensor is used to obtain position data of the rotor angle. Energy efficiency of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) is affected by the motor position errors. Because the motor position errors cause energy loses. Increased position accuracy also increases the energy efficiency. The resolver sensor has high resolution, but this accuracy can be optimized. An observer method may be used in resolver to digital converter. Especially, the Luenberg state observer produces better parameters in steady state. The design of Luenberg state observer based RDC in PMSMs under a nominal load at the reference velocity is compared with the classical RDC. Firstly, the mathematical model of the PMSM is established in steady state. In addition, the resolver and the resolver to digital converter (RDC) are theoretically described. Thus, the error values can be found for PMSM. Also, the Luenberg state observer is designed in resolver to digital converter for 7,07 V(rms) and 400Hz resolver sensor. In order to obtain the absolute position and the maximum accuracy or the minimum electrical error, a simulation model is realized. Proposed Luenberg state observer-based method is applied in the model. Because of the fact that, the Luenberg state observer based RDC performance on the energy efficiency has been discussed using the classical RDC.

PDF

___

[1] B. A. Verma and A. Engineer, Design considerations for resolver-to-digital converters in electric vehicles, 2016.
[2] D. W. Brown et al., Real-Time Fault Detection and Accommodation for COTS Resolver Position Sensors, no. June 2014, 2008.
[3] C. Mohan, R. Sivappagari, and N. R. Konduru, Sensors & Transducers Review of RDC Soft Computing Techniques for Accurate Measurement of Resolver Rotor Angle, vol. 150, no. 3, pp. 1–11, 2013.
[4] F. Tootoonchian and Z. Nasiri-gheidari, Twelve-slot two-saliency variable reluctance resolver with non-overlapping signal windings and axial flux excitation, vol. 11, pp. 49–62, 2017.
[5] L. Xiao, Z. Li, and C. Bi, Optimization of A Reluctance Resolver, 2018 Asia-Pacific Magn. Rec. Conf., no. c, pp. 1–2, 2018.
[6] A. K. S. Baasch, E. C. Lemos, F. Stein, A. S. Paterno, J. De Oliveira, and A. Nied, Resolver-to-Digital Conversion Implementation–A Filter Approach to PMSM Position Measurement, no. May, 2011.
[7] X. Ge, Z. Q. Zhu, R. Ren, and J. T. Chen, A Novel Variable Reluctance Resolver with Nonoverlapping Tooth–Coil Windings, vol. 30, no. 2, pp. 784–794, 2015.
[8] F. Totoonchian, Effect of damper winding on accuracy of and mixed-eccentricities, pp. 845–851, 2018.
[9] I. Resolvers, Modeling and Simulation of Analog Angular Sensors for Manufacturing Purposes.
[10] S. Hwang, Y. Kwon, J. Kim, and J. Oh, Compensation of Position Error due to Amplitude Imbalance in Resolver Signals, vol. 9, no. 5, pp. 748–756, 2009.
[11] M. Bourogaoui, H. Ben Attia, and I. S. Belkhodja, Speed / position sensor fault tolerant control in adjustable speed drives – A review Sales in 2007 Proximity Sales in 2011 Rotary Growth rate, ISA Trans., vol. 64, pp. 269–284, 2016.
[12] W. Kaewjinda and M. Konghirun, Vector Control Drive of Permanent Magnet Synchronous Motor Using Vector Control Drive of Permanent Magnet Synchronous Motor Using Resolver Sensor, International Journal of Computer Science Engineering (IJCSE), Vol 2 No 4, December, 2016.
[13] A. Aksöz, A. Saygın, "Aynı Fiziksel ve Elektromanyetik Parametreler Altında EAKMSM ve ORKMSM’un Vuruntu Torkuna göre Karşılaştırılması". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6 (2018): 659-667