Sensorless PI control of permenant magnet synchronous motor

Abstract

Bu çalışmada, Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorlar (KMSM) için sensörsüz Oransal İntegral (PI) kontrolör stratejisi sunmak amaçlanmıştır. Çalışmada, Alan Yönlendirmeli Kontrol (AYK) uygulanmıştır. Sistem geri beslemeleri ise ile Kayan Kipli Gözleyici (KKG) yardımıyla elde edilmiştir. Kalıcı Mıknatıslı Senkron Motorun matematiksel modeli oluşturulduktan sonra, Alan Yönlendirmeli Kontrol şemasındaki PI kontrolör parametreleri, belirlenen bant genişliği ve zayıflatma oranına göre elde edilmiştir. Motor matematiksel modelinden elde edilen hız ve rotor pozisyon bilgisi, Kayan Kipli Gözleyecinin sağladığı rotor pozisyon ve hız bilgisi ile karşılaştırılmıştır. Motorun matematiksel modeline yönelik geliştirilen sürekli zaman Kayan Kipli Gözleyici ve Alan Yönlendirmeli Kontrolör modeli ayrık zamana transfer edilmiş ve ayrık zamandaki model otomatik C kod dönüşümüyle mikro kontrolcüye gömülmüştür. Bu sayede, motorun matematiksel modeli için elde edilen sistem kontrolör parametreleri ve Kayan Kipli Gözleyici, fiziksel bir motor, sürücü ve kontrolcü devresi üzerinde gerçeklenebilmiştir. Fiziksel sistemden elde edilen çıktılar ile matematiksel model üzerinden elde edilen sistem çıktıları karşılaştırılmış, benzerlikler ve farklılıklar yorumlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Kalıcı mıknatıslı senkron motor, Alan yönlendirmeli kontrol, Kayan kipli gözleyici, PI kontrol.

The aim of this work is to present a sensorless PI control strategy for Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM). The control used in this study is based on Field Oriented Control (FOC) scheme and system feedbacks are providing from Sliding Mode Observer(SMO). After generating mathematical model of the Permanent Magnet Synchronous Motor, The PI controller parameters have been obtained according to determined bandwidth and damping ratio . Rotor position and speed information coming from mathematical model of the Permanent Magnet Synchronous Motor have been compared with the Sliding Mode Observer's speed and rotor position outputs. The continious time controller and observer model designed for the motor plant have been transferred to discrete time and automatically generated C code from system's discrete time model has been embedded to the microcontroller. By this way, the sliding mode observer structure and PI controller parameters which are obtained for PMSM's mathematical model was able to be implemented to physical system that contains a motor, driver and controller circuitry. The responses of physcial system and mathematical model have been compared.The similarities and differences of simulation and physical system results have been interpretted. Keywords: Permanent magnet synchronous motor, Sliding mode observer, PI controller, Field oriented control.