Sensorlose fraktionale Regelung von PMSM basierend auf synergetischen und gleitenden Modus-Regelungen

Die feldorientierte Regelungsstrategie (FOC) des Permanentmagnet-Synchronmotors (PMSM) umfasst alle Vorteile, die sich aus der Einfachheit der Verwendung von PI-Typ-Regelungen ergeben, jedoch sind die Regelungsleistungen aufgrund des nichtlinearen Modells des PMSM sowie der Notwendigkeit einer weiten Geschwindigkeit und dynamischer Lastmomentregelung begrenzt. Auch die parametrischen Unsicherheiten, die insbesondere durch die Variation des kombinierten Rotor-Last-Trägheitsmoments und des Lastwiderstands entstehen, spielen eine Rolle. Basierend auf der fraktionalen Mathematik für die Integrations- und Differentiationsoperatoren präsentiert dieser Artikel eine Reihe von fraktionalen Ordnungs-(FO)Regelungen für die PMSM-Rotordrehzahlregelkreise sowie die id- und iq-Stromregelkreise in der FOC-Regelungsstrategie. Der Hauptbeitrag besteht darin, eine PMSM-Regelungsstruktur vorzuschlagen, bei der der Regler des äußeren Rotordrehzahlregelkreises vom Typ FO-Gleitmodusregelung (FO-SMC) ist und die Regler für die inneren Regelkreise der id- und iq-Stromregelungen vom Typ FO-synergetisch sind. Überlegene Leistungen werden durch das vorgeschlagene Regelungssystem erzielt, selbst im Falle parametrischer Variationen. Die Leistungen des vorgeschlagenen Regelungssystems werden sowohl durch numerische Simulationen als auch experimentell durch die Echtzeitimplementierung in eingebetteten Systemen validiert.