Spatial Inductance Estimation for Current Loop Auto-Tuning in IPMSM Self-Commissioning

控制理论(社会学) 电感 计算机科学 电磁线圈 电压 安培 电流(流体) 补偿(心理学) 位置传感器 磁链 扭矩
作者
Feyzullah Erturk,Bilal Akin
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:67 (5): 3911-3920 被引量:9
标识
DOI:10.1109/tie.2019.2914640
摘要

This paper presents a comprehensive study on current loop auto-tuning for self-commissioning of sensorless interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) drives. Well-tuned current controllers are essential for both high-performance operation and self-commissioning procedure. However, current controller design parameters, i.e., $L_{d}$ and $L_{q}$ , are not known at the beginning of the self-commissioning procedure where their estimation also has unique challenges. For example, an initial rotor position to determine the actual d - and q -axes is not known. Also, feedback controllers cannot be used in the estimation because they are not tuned yet. As a solution, this paper proposes a method to estimate the spatial inductance map by spatially scanning the motor via sinusoidal voltage injection in a controlled manner. Then it uses the estimated inductance values to tune the current controllers. The proposed method identifies $L_{d}$ and $L_{q}$ values using open-loop voltage injection without needing actual d - and q -axis positions. The whole procedure takes around a second. Practical considerations such as an automatic selection of the injection voltage, and digital control and dead-time effects are carefully addressed. The findings are experimentally verified on a 3-phase IPMSM drive. Furthermore, its applicability to different motor types is also demonstrated.
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