Uppskattning av statorresistansen i realtid för elektriska drivsystem : ett kontrollperspektiv

The automotive industry is in the middle of a rapid transition towards electrical machines. This transition leads to a higher interest in electrical machine management. In this thesis a stator resistance estimation scheme for field oriented controlled motors is proposed and tested in both simulations and experiments. The proposed scheme uses a DC-current injection in the stationary reference frame with injection in one of the axes. Ohm’s law is used to estimate the stator resistance. The DC-component of the current is found by a zero-crossover detection scheme which calculates the average current over one electric period. The DC-current values is then eliminated from the feedback currents to the field oriented control to minimise disturbances in these controls. The injection is controlled by simple PI-regulators in both axes of the stationary frame to compensate for the cross-coupling between the α and β axis currents. Simulations shows that the accuracy of the estimated resistance improves and the speed of resistance estimation increases when the injection control is applied in both axis. However a continuous implementation of Ohm’s law is highly oscillatory. To prevent this an accumulator is introduced which averages the estimated resistance over several electrical periods. The trade off using this accumulator is that the speed of detection decreases to achieve higher accuracy. Torque oscillations are inevitable when a DC-current component is injected in the motor. But torque oscillations are solely dependent on the injected DC-current level. The experiments show promising initial results in both DC-current estimation and injection control. However future test are required to further improve the accuracy of the resistance estimation.Fordonsindustrin är mitt i en omsträllning mot elektriska motorer. Detta leder till ett ökat intresse i kontroll av elektriska motorer. I detta arbete föreslås en statorresistans estimering för elektriska motorer med fältorienterings reglering (FOC). Estimeringen testas både i simuleringar och experiment. Den föreslagna estimeringen utgår från att likström (DC) injiceras i en stationär referensram. Med hjälp av Ohms lag estimeras statorresistansen. Estimeringen av likströmmen kommer från en nollövergångs detekterings algoritm som räknar ut medelvärdet över en elektrisk period. Likströmmen elimineras därefter från feedbacken till övriga regulatorer för att minimera störningar i övriga regulatorer. Injektionen kontrolleras av enklar PI-regulatorer i både α och β för att kompensera för tvärkopplingen mellan dessa. Simuleringarna visar att noggrannheten ökar och estimerings tiden minskar när likströmmen kontrolleras i både α och β. Att kontinuerligt implementera Ohms lag är ostabilt. För att stabilisera estimeringen inför en ackumulator som räknar ut medelvärdet för estimering över flera elektriska perioder. Avvägning står dock mellan högre noggrannhet i estimeringen och längre tid för estimeringen. Vridmomentssvägnignar är oundvikliga när likström injiceras i motorn. Dock är vridmomentssvägnignarna endast beroende på hur stör likström som injiceras. Experimenten visar lovande initiala resultat i både likströms estimeringen och injicerings regleringen. Fler tester är dock nödvändiga för att ytterligare förbättra estimeringen