Yıl 2018, Cilt 8, Sayı 15, Sayfalar 79 - 84 2018-06-30

Reduced Order Extended Kalman Filter based Stator and Rotor Resistance Estimator for Speed-Sensored Direct Vector Controlled Induction Motors Drives
Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi

Rıdvan Demir [1] , Murat Barut [2] , Recep Yıldız [3] , Emrah Zerdali [4] , Remzi İnan [5]

18 41

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.

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 (Rs) ve rotor direnci (Rr) anma hızı, orta hız ve düşük/sıfır hız bölgelerinde eş zamanlı olarak kestirilmektedir. Hız, yük momenti (tL), 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.

  • 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.
Birincil Dil tr
Konular
Dergi Bölümü Enerjisi Dönüşümü Özel Sayısı
Yazarlar

Orcid: 0000-0001-6509-9169
Yazar: Rıdvan Demir (Sorumlu Yazar)
Kurum: NİĞDE ÖMER HALİSDEMİR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0001-6798-0654
Yazar: Murat Barut
Kurum: NİĞDE ÖMER HALİSDEMİR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-0584-6649
Yazar: Recep Yıldız
Kurum: NİĞDE ÖMER HALİSDEMİR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-1755-0327
Yazar: Emrah Zerdali
Kurum: NİĞDE ÖMER HALİSDEMİR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0003-1717-3875
Yazar: Remzi İnan
Kurum: NİĞDE ÖMER HALİSDEMİR ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Turkey


Bibtex @araştırma makalesi { emobd472706, journal = {EMO BİLİMSEL DERGİ}, issn = {1309-5501}, address = {TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası}, year = {2018}, volume = {8}, pages = {79 - 84}, doi = {}, title = {Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi}, key = {cite}, author = {Demir, Rıdvan and İnan, Remzi and Yıldız, Recep and Barut, Murat and Zerdali, Emrah} }
APA Demir, R , Barut, M , Yıldız, R , Zerdali, E , İnan, R . (2018). Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi. EMO BİLİMSEL DERGİ, 8 (15), 79-84. Retrieved from http://dergipark.gov.tr/emobd/issue/39771/472706
MLA 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 BİLİMSEL DERGİ 8 (2018): 79-84 <http://dergipark.gov.tr/emobd/issue/39771/472706>
Chicago 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 BİLİMSEL DERGİ 8 (2018): 79-84
RIS TY - JOUR T1 - Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi AU - Rıdvan Demir , Murat Barut , Recep Yıldız , Emrah Zerdali , Remzi İnan Y1 - 2018 PY - 2018 N1 - DO - T2 - EMO BİLİMSEL DERGİ JF - Journal JO - JOR SP - 79 EP - 84 VL - 8 IS - 15 SN - 1309-5501- M3 - UR - Y2 - 2018 ER -
EndNote %0 EMO BİLİMSEL DERGİ Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi %A Rıdvan Demir , Murat Barut , Recep Yıldız , Emrah Zerdali , Remzi İnan %T Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi %D 2018 %J EMO BİLİMSEL DERGİ %P 1309-5501- %V 8 %N 15 %R %U
ISNAD Demir, Rıdvan , Barut, Murat , Yıldız, Recep , Zerdali, Emrah , İnan, Remzi . "Hız-Algılayıcılı Doğrudan Vektör Kontrollü Asenkron Motor Sürücüleri için İndirgenmiş Dereceli Genişletilmiş Kalman Fitresi Tabanlı Stator ve Rotor Direnci Kestiricisi". EMO BİLİMSEL DERGİ 8 / 15 (Haziran 2018): 79-84.