Řízení PMS motoru s využitím senzorů magnetického toku

Abstract

Tato práce se zabývá modelováním synchronního motoru s permanentními magnety (PMSM) a návrhem jeho řídicího systému. Stěžejní částí je odvození matematického modelu PMSM, zahrnující transformaci do dq souřadnicového systému pomocí Clarkeovy a Parkovy transformace, a jeho následná implementace v prostředí MATLAB Simulink. Detailně je popsán návrh algoritmu vektorového řízení (FOC) využívajícího kaskádní PI regulátory pro řízení proudů a otáček motoru. Práce rovněž představuje a ověřuje metodu odhadu elektrické polohy a rychlosti rotoru založenou na statorových magnetických tocích, která slouží jako alternativa k běžným senzorům polohy. Funkčnost navrženého řídicího systému a přesnost metod estimace jsou demonstrovány prostřednictvím simulací v MATLAB Simulink, které analyzují dynamické chování systému při změnách požadované rychlosti, skokových změnách zatěžovacího momentu a citlivost estimace úhlu na nepřesnosti v parametrech motoru.

This thesis deals with the modeling of a Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) and the design of its control system. The core part is the derivation of the PMSM mathematical model, including the transformation into the dq coordinate system using Clarke and Park transformations, and its subsequent implementation in the MATLAB Simulink environment. The design of a Field-Oriented Control (FOC) algorithm using cascaded PI controllers for motor current and speed control is described in detail. The work also presents and verifies a method for estimating the electrical position and speed of the rotor based on stator magnetic fluxes, serving as an alternative to commonly used position sensors. The functionality of the proposed control system and the accuracy of the estimation methods are demonstrated through simulations in MATLAB Simulink, which analyze the dynamic behavior of the system under changes in desired speed, step changes in load torque, and the sensitivity of angle estimation to inaccuracies in motor parameters.