A Closed-loop PMSM Sensorless Control Based-on the Machine Acoustic Noise
Une commande PMSM à boucle fermée sans capteur basée sur le bruit acoustique de la machine.
Résumé
In this paper, a novel sensorless control for Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) using its radiated acoustic noise is proposed in which a highfrequency voltage signal is superimposed upon the fundamental excitation and the machine response to such excitation is studied. Firstly, the analytical equations describing the field formation within the airgap leading to the generation of radial forces and acoustic noise are extensively investigated. In the next step, resulting harmonics in the acoustic noise waveform caused by the injected signals are predicted. Then it is experimentally verified that, depending on the machine structure, there will be some distinctive sidebands around the injected frequency directly related to the fundamental synchronous frequency. Acoustic noise waveform is highly distorted and sensitive to the environment, so a proposed 4-stage signal processing algorithm containing two self-adaptive Band-pass Filters (BPF) are used to safeguard the signal against unwanted distortions and flawlessly extract the rotor position information. Robustness and effectivity of this method is verified experimentally in various operating conditions.
Dans cet article, une nouvelle commande sans capteur pour une machine synchrone à aimant permanent (PMSM) utilisant son bruit acoustique est proposée. Un signal de tension à haute fréquence est superposé à l'excitation fondamentale et la réponse de la machine à cette excitation est étudiée. La réponse de la machine à une telle excitation est étudiée. Tout d'abord, les équations analytiques décrivant la formation du champ dans l'entrefer conduisant à la génération de forces radiales et de bruit acoustique sont étudiées de manière approfondie. Dans l'étape suivante, les harmoniques résultantes dans la forme d'onde du bruit acoustique causée par les signaux injectés sont prédites. Il est ensuite vérifié expérimentalement que, selon la structure de la machine, il existe des bandes latérales distinctes autour de la fréquence injectée, directement liées à la fréquence synchrone fondamentale. La forme d'onde du bruit acoustique est fortement déformée et sensible à l'environnement. Un algorithme de traitement du signal en quatre étapes, contenant deux filtres passe-bande auto-adaptatifs, est donc utilisé pour protéger le signal contre les distorsions indésirables et extraire sans faille les informations relatives à la position du rotor. La robustesse et l'efficacité de cette méthode sont vérifiées expérimentalement dans diverses conditions de fonctionnement.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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