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Speed-Sensorless Estimation for Induction Motors Using Extended Kalman Filters / Murat Barut in IEEE transactions on industrial electronics, Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 272-280 p. Titre : Speed-Sensorless Estimation for Induction Motors Using Extended Kalman Filters Titre original : Evaluation de Vitesse-Sonde-Moins pour des Moteurs à Induction à l'Aide des Filtres Prolongés de Kalman Type de document : texte imprimé Auteurs : Murat Barut, Auteur ; Seta Bogosyan, Auteur ; Metin Gokasan Article en page(s) : 272-280 p. Note générale : Génie Electrique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Extended  Kalman  filter  (EKF)  Induction  motor  (IM)  Low/zero-speed  operation  Sensorless  control.Filtre  prolongé  de  Kalman  Moteur  à  indution  Opération  basse/zéro-vitesse  Commande  de  Sonde-moins. Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : In this paper, extended-Kalman-filter-based estimation algorithms that could be used in combination with the speed-sensorless field-oriented control and direct-torque control of induction motors (IMs) are developed and implemented experimentally. The algorithms are designed aiming minimum estimation error in both transient and steady state over a wide velocity range, including very low and persistent zero-speed operation. A major challenge at very low and zero speed is the lost coupling effect from the rotor to the stator, which makes the information on rotor variables unobservable on the stator side. As a solution to this problem, in this paper, the load torque and the rotor angular velocity are simultaneously estimated, with the velocity taken into consideration via the equation of motion and not as a constant parameter, which is commonly the case in most past studies. The estimation of load torque, on the other hand, is performed as a constant parameter to account for Coulomb and viscous friction at steady state to improve the estimation performance at very low and zero speed. The estimation algorithms developed based on the rotor and stator fluxes are experimentally tested under challenging variations and reversals of the velocity and load torque (step-type and varying linearly with velocity) over a wide velocity range and at zero speed. In all the scenarios, the current estimation error has remained within a very narrow error band, also yielding acceptable velocity estimation errors, which motivate the use of the developed estimation method in sensorless control of IMs over a wide velocity range and persistent zero-speed operation. En cet article, des algorithmes prolongé-Kalman-filtre-basés d'évaluation qui pourraient être employés en combination avec la commande champ-orientée par vitesse-sensorless et commande de diriger-couple des moteurs à induction (IMS) sont développés et mis en application expérimentalement. Les algorithmes sont conçus visant l'erreur minimum d'évaluation dans l'état d'équilibre passager et sur un grand choix de vitesse, y compris l'opération très basse et persistante de zéro-vitesse. Un défi important à la vitesse très basse et nulle est l'effet perdu d'accouplement du rotor au redresseur, qui rend l'information sur des variables de rotor inobservable du côté de redresseur. Comme une solution à ce problème, en cet article, le couple de charge et la vitesse angulaire de rotor sont simultanément estimés, avec la vitesse prise en compte par l'intermédiaire de l'équation du mouvement et pas comme paramètre constant, qui est généralement le cas dans les la plupart après des études. L'évaluation du couple de charge, d'une part, est effectuée comme paramètre constant pour expliquer le coulomb et le frottement visqueux à l'état d'équilibre pour améliorer l'exécution d'évaluation à la vitesse très basse et nulle. Les algorithmes d'évaluation se sont développés basé sur le rotor et des flux de redresseur sont expérimentalement examinés sous des variations et des inversions provocantes du couple de vitesse et de charge (étape-type et changer linéairement avec la vitesse) sur un grand choix de vitesse et à la vitesse nulle. Dans tous scénarios, l'erreur courante d'évaluation est demeurée dans une bande très étroite d'erreur, rapportant également les erreurs acceptables d'évaluation de vitesse, qui motivent l'utilisation de la méthode développée d'évaluation dans la commande sensorless de l'IMS au-dessus d'un grand choix de vitesse et d'une opération persistante de zéro-vitesse. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Moteur à induction En ligne : ftmbl@uaf.edu, s.bogosyan@uaf.edu [article] Speed-Sensorless Estimation for Induction Motors Using Extended Kalman Filters = Evaluation de Vitesse-Sonde-Moins pour des Moteurs à Induction à l'Aide des Filtres Prolongés de Kalman [texte imprimé] / Murat Barut, Auteur ; Seta Bogosyan, Auteur ; Metin Gokasan . - 272-280 p. Génie Electrique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on industrial electronics > Vol. 54 N°1 (Fevrier 2007) . - 272-280 p. Mots-clés : Extended  Kalman  filter  (EKF)  Induction  motor  (IM)  Low/zero-speed  operation  Sensorless  control.Filtre  prolongé  de  Kalman  Moteur  à  indution  Opération  basse/zéro-vitesse  Commande  de  Sonde-moins. Index. décimale : 621.38 Dispositifs électroniques. Tubes à électrons. Photocellules. Accélérateurs de particules. Tubes à rayons X Résumé : In this paper, extended-Kalman-filter-based estimation algorithms that could be used in combination with the speed-sensorless field-oriented control and direct-torque control of induction motors (IMs) are developed and implemented experimentally. The algorithms are designed aiming minimum estimation error in both transient and steady state over a wide velocity range, including very low and persistent zero-speed operation. A major challenge at very low and zero speed is the lost coupling effect from the rotor to the stator, which makes the information on rotor variables unobservable on the stator side. As a solution to this problem, in this paper, the load torque and the rotor angular velocity are simultaneously estimated, with the velocity taken into consideration via the equation of motion and not as a constant parameter, which is commonly the case in most past studies. The estimation of load torque, on the other hand, is performed as a constant parameter to account for Coulomb and viscous friction at steady state to improve the estimation performance at very low and zero speed. The estimation algorithms developed based on the rotor and stator fluxes are experimentally tested under challenging variations and reversals of the velocity and load torque (step-type and varying linearly with velocity) over a wide velocity range and at zero speed. In all the scenarios, the current estimation error has remained within a very narrow error band, also yielding acceptable velocity estimation errors, which motivate the use of the developed estimation method in sensorless control of IMs over a wide velocity range and persistent zero-speed operation. En cet article, des algorithmes prolongé-Kalman-filtre-basés d'évaluation qui pourraient être employés en combination avec la commande champ-orientée par vitesse-sensorless et commande de diriger-couple des moteurs à induction (IMS) sont développés et mis en application expérimentalement. Les algorithmes sont conçus visant l'erreur minimum d'évaluation dans l'état d'équilibre passager et sur un grand choix de vitesse, y compris l'opération très basse et persistante de zéro-vitesse. Un défi important à la vitesse très basse et nulle est l'effet perdu d'accouplement du rotor au redresseur, qui rend l'information sur des variables de rotor inobservable du côté de redresseur. Comme une solution à ce problème, en cet article, le couple de charge et la vitesse angulaire de rotor sont simultanément estimés, avec la vitesse prise en compte par l'intermédiaire de l'équation du mouvement et pas comme paramètre constant, qui est généralement le cas dans les la plupart après des études. L'évaluation du couple de charge, d'une part, est effectuée comme paramètre constant pour expliquer le coulomb et le frottement visqueux à l'état d'équilibre pour améliorer l'exécution d'évaluation à la vitesse très basse et nulle. Les algorithmes d'évaluation se sont développés basé sur le rotor et des flux de redresseur sont expérimentalement examinés sous des variations et des inversions provocantes du couple de vitesse et de charge (étape-type et changer linéairement avec la vitesse) sur un grand choix de vitesse et à la vitesse nulle. Dans tous scénarios, l'erreur courante d'évaluation est demeurée dans une bande très étroite d'erreur, rapportant également les erreurs acceptables d'évaluation de vitesse, qui motivent l'utilisation de la méthode développée d'évaluation dans la commande sensorless de l'IMS au-dessus d'un grand choix de vitesse et d'une opération persistante de zéro-vitesse. DEWEY : 621 ISSN : 0278-0046 RAMEAU : Moteur à induction En ligne : ftmbl@uaf.edu, s.bogosyan@uaf.edu