Asenkron motorlarda stator akımının sıfır geçiş zaman sinyali ile yeni bir senörsüz hız tahmin metodu

Abstract

Bu çalışma, bir asenkron motorun 3-faz stator akımlarından elde edilen sıfır geçiş zaman (ZCT) değişimini kullanan FFT tabanlı sensörsüz bir hız tahmin algoritması sunmaktadır. ZCT sinyali, rotor çubuk hatalarını ve dengesiz stator sargısı kusurlarını belirlemek için de kullanılabilir. Üç adet Hall etkili akım dönüştürücüsü kullanılarak elde edilen 3-faz stator akımlarının küçültülmüş değerleri, sıfır geçiş dedektörleri ve mantık hesaplayıcılardan oluşan bir devreye uygulanır. Bu devreden elde edilen kare dalga sinyal, komşu sıfır geçiş noktaları arasındaki zaman aralığını gösteren zaman değerleri dizisidir. 87C51 üzerinde bulunan 16-bitlik bir zaman sayıcısı bu zaman değerlerini hesaplamak için kullanılır. ZCT değerleri, seri bir iletişim yolu ile bir bilgisayara gönderilerek, FFT (Fourier) spectrum analizi için bir dosyada saklanır. Hızla ilişkili ve diğer frekansları bulmak için, bir MATLAB paket programıyla yapılan ZCT değerlerinin FFT spektrum analizi kullanılır. Deneysel bir makine üzerinde %0,61 'lik bir hata ile hız tahmini başarılmıştır.

This study proposes a new sensorless speed estimation scheme based on FFT using speed-related fluctuation of zero-crossing time signal acquired from 3- phase stator currents of an induction motor. Zero-crossing time signal can be also used to detect rotor bar fault and predict unbalanced stator winding failure. Three Hall effect current transducers are used to get degraded values of 3-phase stator currents. The degraded currents signals are employed to a circuit composed of zero-crossing detectors and logical calculators. The square-wave signal obtained from this circuit is a sequence of ZCT values which show time interval between adjacent zero-crossing time points. A 16-bit time counter on 87C51 is used to calculate this time values. ZCT values sent to a PC by serial connection and then saved in a file for FFT (Fourier) spectrum analysis. The FFT spectral analysis of the ZCT values by MATLAB package is used to extract the rotor speed-related and the other frequencies. Speed estimation with 0,61% error is achieved with an experimental machine.