Estimativa de Mapa de Eficiência para Máquinas Elétricas Através do Método de Filtro de Kalman Estendido

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.061068

Keywords:

estimador de estados, mapa de eficiência, PMSM, EKF, HIL

Abstract

Neste artigo é apresentado um método para a estimativa do mapa de eficiência em máquinas elétricas sem a necessidade de transdutores de torque ou dinamômetros. A técnica empregada é o Filtro de Kalman Estendido (EKF), que permite estimar torque e velocidade apenas medindo correntes e tensões na máquina. O estudo foi realizado utilizando um motor síncrono de ímã permanente (PMSM). Para validar os modelos teóricos, foram realizadas simulações no Matlab e em hardware-in-the-loop (HIL), em conjunto com processadores digitais de sinais (DSP), além de testes experimentais em um motor real. Os resultados deste estudo mostram que os mapas de eficiência estimados pelo EKF são semelhantes aos obtidos por dinamômetros, demonstrando o potencial da técnica para estimar o mapa de eficiência de uma máquina elétrica sem o uso de dinamômetros.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Victor Hugo Kittel Ries, Universidade Federal de Santa Catarina

nascido em Florianópolis, Santa Catarina, Brasil. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2017) pela Universidade Federal de Santa Catarina, campus Florianópolis-SC e atualmente (2024) mestrando no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Santa Catarina.

Gierri Waltrich, Universidade Federal de Santa Catarina

nascido em Joaçaba, Santa Catarina, Brasil. Possui graduação e mestrado pela Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil, em 2007 e 2009, respectivamente, e doutorado pela Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Países Baixos, em 2013, todos em Engenharia Elétrica. Atualmente é professor na Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil. Também é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

References

S. Bolognani, L. Tubiana, M. Zigliotto, “Extended Kalman filter tuning in sensorless PMSM drives,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 39, no. 6, pp. 1741-1747, 2003. doi: https://doi.org/10.1109/TIA.2003.818991 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2003.818991

A. Qiu, B. Wu, H. Kojori, “Sensorless control of permanent magnet synchronous motor using extended Kalman filter,” Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering 2004 (IEEE Cat. No.04CH37513), pp. 1557-1562, 2004. doi: https://doi.org/10.1109/CCECE.2004.1349704 DOI: https://doi.org/10.1109/CCECE.2004.1349704

E. Dlala, M. Solveson, S. Stanton, Z. Tang, M. Christini, R. Ong, B. Peaslee, “Efficiency map simulations for an interior PM motor with experimental comparison and investigation of magnet size reduction,” in 2013 International Electric Machines & Drives Conference, 2013, pp. 3-29. doi: https://doi.org/10.1109/IEMDC.2013.6556124. DOI: https://doi.org/10.1109/IEMDC.2013.6556124

A. Mahmoudi, W. L. Soong, G. Pellegrino, E. Armando, “Efficiency maps of electrical machines,” 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 2791-2799, 2015. doi: https://doi.org/10.1109/ECCE.2015.7310051 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2015.7310051

M. Novak, J. Novak, Z. Novak, J. Chysky, O. Sivkov, “Efficiency mapping of a 100 kW PMSM for traction applications,” 2017 IEEE 26th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), pp. 290-295, 2017. doi: https://doi.org/10.1109/ISIE.2017.8001262 DOI: https://doi.org/10.1109/ISIE.2017.8001262

K. Tondpoor, S. M. Saghaiannezhad, and A. Rashidi, “Sensorless Control of PMSM Using Simplified Model Based on Extended Kalman Filter,”, 2020 11th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC), 2020, pp. 1-5, doi: https://doi.org/10.1109/PEDSTC49159.2020.9088400. DOI: https://doi.org/10.1109/PEDSTC49159.2020.9088400

S. Fabbri, S. Catalano, M. Palmieri, F. Cupertino, M. Nienhaus, and E. Grasso, “Full Speed Range Sensorless Control for PMSM Using an Adaptive Extended Kalman Filter,” ,2020 AEIT International Annual Conference (AEIT), 2020, pp. 1-6, doi: https://doi.org/10.23919/AEIT50178.2020.9241112. DOI: https://doi.org/10.23919/AEIT50178.2020.9241112

Z. Zheng, Y. Li, M. Fadel, “Sensorless control of PMSM based on extended Kalman filter,” 2007 European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1-8, 2007. doi: 10.1109/EPE.2007.4417275 DOI: https://doi.org/10.1109/EPE.2007.4417275

J. Larminie and J. Lowry, “Electric Vehicle Technology Explained,” Oxford Brookes University, Oxford, UK and Acenti Designs Ltd., UK, Wiley, 2003. DOI: https://doi.org/10.1002/0470090707

B. S. Dupczak, “Inversor Cinco Nıveis em Corrente para o Acionamento de Motores Eletricos,” tese de doutorado, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianopolis, Brasil, May 2013.

Bose, B. K. Modern Power Electronics and AC Drives. Philadelphia, PA: Prentice Hall, October 2001.

Christopoulos, C. Principles and Techniques of Electromagnetic Compatibility. Electronic Engineering Systems series. Boca Raton, FL: CRC Press, February 1995.

Published

2024-08-13

How to Cite

[1]
V. H. K. Ries, G. Waltrich, and A. Vaccari, “Estimativa de Mapa de Eficiência para Máquinas Elétricas Através do Método de Filtro de Kalman Estendido”, Eletrônica de Potência, vol. 29, p. e202426, Aug. 2024.

Issue

Section

Original Papers