저속영역의 간접 벡터제어 성능 향상을 위한 MRAS 기반 회전자 저항 추정 기법

Abstract

본 논문에서는 유도 전동기의 간접벡터제어의 성능 개선을 위해 모델적응시스템(Model Reference Adaptive System: MRAS) 기법을 이용한 회전자 저항 추정 기법을 제안하였다. 기존의 회전자 저항 추정을 위한 회전자 자속기준(Rotor Flux-based) MRAS는 회생모드에서 추정이 가능하지만, 고정자 저항 정보가 부정확할 경우 저속에서 추정이 어려운 문제점이 있고, 순수 적분기 사용에 의한 DC Drift와 DC Offset 문제를 야기할 수 있는데, 본 논문은 이러한 문제점을 극복하고자 새로운 MRAS 기법을 제안하였다. 회전자 저항 추정을 위해 기준 모델로 정지 좌표계에서의 전압 모델을 이용하였고, 적응 모델로 동기 좌표계에서의 전류 모델을 이용했다. 또한 회전자 저항 추정과 동시에 고정자 저항 추정을 추정 값을 전압모델에 보상을 통해 저속에서 고정자 저항 오차에 의해 회전자 저항 추정이 어려운 문제점을 보안하였다. 전압 모델의 순수 적분기를 LPF로 대체함으로써 초기 과도 상태의 전류와 전압의 Offset에 의한 문제와 DC Drift 문제를 해결하였다. 본 논문에서는 유도전동기 상태공간 방정식의 소신호 모델링을 이용해 제안한 기법의 안정성을 분석하였다. 또한 저속과 회생모드에서 제안한 MRAS 기법 추정의 유효성을 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.|The calculation of slip speed is generally related with rotor parameter in an indirect field oriented control. The variation of rotor parameter influenced by temperature has a crucial impact on dynamic characteristic of whole system. This paper presents a new scheme based on Model Reference Adaptive System technique for on-line identification of a rotor resistance at low speed range. The proposed rotor parameter estimation is based on the magnitude of rotor flux along the d-axis, where the well-known voltage type flux estimator is adapted for a reference model which does not contain the rotor resistance parameter, while the current type flux estimator in the synchronous reference frame is used for an adjustable model. For reducing impact of incorrect stator resistance at low speed region, new technique of stator resistance estimation is proposed. The validity of rotor resistance scheme is analyzed by small-signal modeling of induction motor. The high dynamic performance of proposed MRAS scheme at low speed range is demonstrated in simulation results and experiment results.; The calculation of slip speed is generally related with rotor parameter in an indirect field oriented control. The variation of rotor parameter influenced by temperature has a crucial impact on dynamic characteristic of whole system. This paper presents a new scheme based on Model Reference Adaptive System technique for on-line identification of a rotor resistance at low speed range. The proposed rotor parameter estimation is based on the magnitude of rotor flux along the d-axis, where the well-known voltage type flux estimator is adapted for a reference model which does not contain the rotor resistance parameter, while the current type flux estimator in the synchronous reference frame is used for an adjustable model. For reducing impact of incorrect stator resistance at low speed region, new technique of stator resistance estimation is proposed. The validity of rotor resistance scheme is analyzed by small-signal modeling of induction motor. The high dynamic performance of proposed MRAS scheme at low speed range is demonstrated in simulation results and experiment results.