Estimating the speed of a permanent magnet synchronous machine using magnetic leakage flux
Riitala, Aleksi (2018)
Diplomityö
Riitala, Aleksi
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018053125055
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018053125055
Tiivistelmä
A precise speed control of an elevator is essential for passenger safety and ride comfort. Modern speed control solutions for electric machines enable a high degree of accuracy and precision, but they often come with substantial costs. Elevator manufacturers operate in a highly competitive industry which has strict requirements for product quality and safety, but also a high cost pressure. In this work, it is investigated whether it is possible to determine the rotation speed of an elevator motor by just using the magnetic stray flux created by the permanent magnets embedded in the machine. As the machine rotates, a signal created by the magnetic flux resembles a sine wave. Using a suitable post-processing method and an analog-to-digital converter, the speed of the machine can be calculated without the need for an expensive angle sensor. A leakage flux–based speed estimation method is evaluated both with simulated and measured leakage flux data. The most significant error sources are identified and possible correction methods are discussed. Using suitable error correction, the speed information is calculated with sufficient accuracy. Hissin tarkalla nopeussäädöllä on olennainen vaikutus matkustajien turvallisuuteen ja ajomukavuuteen. Nykyaikaiset nopeussäätöjärjestelmät mahdollistavat korkean tarkkuuden, mutta ovat usein kalliita. Hissivalmistajat toimivat tiukasti kilpaillussa ympäristössä, jossa tuotteiden laadulle ja turvallisuudelle on tarkat vaatimukset, mutta myös kova hintapaine. Tässä työssä tutkitaan, voisiko hissimoottorin pyörimisnopeuden laskea hyödyntämällä moottoriin asennettujen kestomagneettien tuottamaa magneettista hajavuota. Moottorin pyöriessä hajavuon indusoima signaali muistuttaa siniaaltoa. Sopivalla jälkikäsittelymenetelmällä ja A/D-muuntimella koneen pyörimisnopeus voidaan selvittää ilman kallista kulmasensoria. Työssä arvioidaan hajavuoperusteisen nopeudenlaskentamenetelmän soveltuvuutta sekä simuloiduilla että mitatuilla hajavuotiedoilla. Myös merkittävimpiä virhelähteitä ja niihin soveltuvia korjausmenetelmiä käsitellään. Sopivaa virheenkorjausta käyttämällä nopeustieto saadaan laskettua riittävällä tarkkuudella.