Napjainkban az aszinkron vagy más néven indukciós motorokat széles körben
alkalmaznak az ipari alkalmazástól, a megújuló energiaforrások hasznosításán át az
épületgépészeti alkalmazásokig, köszönhetően a magas megbízhatóságuknak és kevés
karbantartás igényüknek. Az utóbbi évtizedekben teljesítményelektronika fejlődése és a
teljesítményelektronikai eszközök árcsökkenése új lehetőségeket teremtett az indukciós
motorok szabályozására, mint például a közvetlen nyomaték, vagy a mezőorientált szabályozás,
melyekkel jó minőségű hajtás érhető el. Ezen motorok alkalmazására új területet nyit meg az
elektromos autók térhódítása, mivel a névlegesnél nagyobb fordulatszámú hajtások esetén
mezőgyengítéses üzem egyszerűen elérhető a mágnesezési áram szabályozásával, így a
veszteségek csökkenthetők. Mezőorientált szabályozáshoz a motor fordulatszámának, vagy a
szlip miatt kialakuló álló és forgórész mágneses mező közötti szögeltérés megfelelően pontos
ismerete is szükséges, aminek pontos mérése csak drága fordulatszám jeladókkal valósítható
meg a nagy fordulatszám tartomány miatt. A költségek csökkentésére bevált módszer a
fordulatszám becslése a motor matematikai gépmodellje alapján, amely módszer az egyik
legjobban kutatott téma az indukciós gépek területén.
Jelen munkámban egy fordulatszám becslő módszert teszteltem, melynek
kiválasztásához a szakirodalmakban és esettanulmányokban alkalmazott algoritmusokat
tekintettem át. A kiválasztott módszert először szimulációs környezetben teszteltem üresjárásban, illetve terhelés mellett, melyhez a MATLAB Simulink szoftverkörnyezetet, illetve
egy valós motor lemért villamos paramétereit használtam. A mérési tartományokat,
feldolgozási időt és pontossági követelményeket figyelembe véve kiválasztottam a szükséges
eszközöket és alkatrészeket, majd megterveztem a mérőeszköz nyomtatott áramkörét. A
megtervezett eszköz tesztelését követően implementáltam a becslő algoritmust egy STM32F4
Nucleo típusú mikrovezérlőben. Ezt követően elvégeztem az implementált algoritmus
tesztelését, illetve hangolását. A mért értékek megjelenítését egy MATLAB-ban írt számítógép
oldali felhasználói felületen valósítottam meg.
A választott algoritmus szimulációs eredményei jól mutatják, hogy a fordulatszám
ideális körülmények között állandó feszültség-frekvencia hányadosú táplálás esetén kis relatív
hibával becsülhető. Az algoritmus működése pontosabb állandó forgórész fluxusú táplálás
esetén, hiszen az alapja a mezőorientált táplálás. Ebből kifolyólag valóságos körülményekesetén a becslés eredményességét több tényező is befolyásolhatja, mint például terhelés alatt a
nem állandó forgórész fluxus, vagy akár a motor paramétereinek üzem alatti megváltozása, ami
a hőmérséklet változásával arányos.
A becslés valós körülmények között is meglehetősen pontos eredményt adhat, a fent
említett hibák kompenzálásával és a paraméterek online identifikációjával.