Nopeusanturittoman oikosulkumoottorin käämivuon estimointi pienillä taajuuksilla

Työssä tutkitaan nopeusanturittoman oikosulkumoottorin käämivuon estimointia. Tavoitteena on löytää käämivuon estimointimenetelmiä, jotka toimivat pienillä taajuuksilla sekä nollataajuudella ja sopivat käytettäväksi monenlaisten moottoreiden säädössä moottorin rakenteesta tai sovelluskohteesta riippumatta. Aluksi esitellään oikosulkumoottorin yhtälöitä ja perinteisiä säätömenetelmiä ja pohditaan, minkälaisia ongelmia moottorisäädöllä on pienillä taajuuksilla ja mistä ongelmat johtuvat. Sitten perehdytään tieteellisiin julkaisuihin ja niissä esitettyihin käämivuon estimointimenetelmiin. Useissa käämivuon estimointimenetelmissä lisäinformaatiota saadaan roottoriurien, kyllästyksen tai koneen muiden epäideaalisuuksien jännitteisiin tai virtoihin aiheuttamasta modulaatiosta. Tarkemmin tutkittavaksi valittiin kaksi menetelmää, joissa käytetään ylimääräisen herätesignaalin lisäystä. Ensimmäinen menetelmä mallintaa moottoria lineaarisilla moottoriyhtälöillä ja toinen perustuu koneen epäideaalisuuksien aiheuttamaan moottori-impedanssin epäsymmetriaan. Ensimmäistä menetelmää tutkittiin simuloimalla ja todettiin, että se on liian parametriherkkä ja vaatii suuren hitausmassan toimiakseen. Toinen menetelmä korjaa roottorivuokulman estimaattia, ja sen toimintaan perehdyttiin. todellisia moottoreita mittaamalla. Mittauksissa todettiin, että moottori-impedanssin epäsymmetria näkyy moottorivirroissa, joiden avulla roottorivuokulman estimaattia voidaan korjata. Moottori-impedanssin epäsymmetriaa esiintyy koneen kytkennästä riippumatta ja se on saatu esiin useilla moottoreilla. Herätesignaalin suuri taajuus asettaa haasteita menetelmän käytännön toteutukselle ja kasvattaa moottorin melutasoa ja häviöitä