Observateur de position et de vitesse PLL avec observateur de courant intégré pour les entraînements PMSM sans capteur

Dans cet article, un observateur de position et de vitesse de rotor à boucle à verrouillage de phase (PLL), incluant un observateur de courant statorique découplé intégré, est proposé pour le contrôle sans capteur à large plage de vitesses des entraînements de moteur synchrone à aimant permanent (PMSM). Ce nouveau schéma PLL se compose de deux observateurs interconnectés : 1) un observateur de position de PLL d'ordre supérieur utilisant l'erreur de courant direct comme terme de correction et 2) un observateur de vitesse Luenberger étendu d'ordre trois, basé sur le modèle mécanique de l'entraînement, utilisant l'erreur de courant en quadrature comme terme de correction. La vitesse estimée n'est qu'un repère non raffiné pour l'intégrateur de position, et elle est ensuite corrigée par le PLL. L'observateur de courant est un sous-système intégré comme détecteur de phase PLL. Les relations clés entre les erreurs de courant et les erreurs de position et de vitesse sont démontrées, et une méthode de conception d'observateur en deux étapes pratique est présentée. Une méthode pour l'identification en temps réel de la résistance statorique à faible vitesse et du flux d'aimant permanent à haute vitesse est proposée, utilisant les erreurs de courant dans le cadre de référence du courant. Des résultats expérimentaux pour un entraînement PMSM monté en surface de 0,5 kW confirment l'efficacité, l'excellente performance dynamique et la robustesse du nouvel observateur PLL. Une opération stable du moteur et du générateur à 15 r/min (0,01 p.u.) avec des inversions de vitesse en rampe et en pas, un fonctionnement à haute vitesse et une adaptation de la résistance statorique sont montrés.