Sensorless position estimation of PMSMs using state observation and a novel iterative algorithm

Abstract

This thesis proposes a static iterative method for improving sensorless rotor position detection via starpoint voltage measurements in permanent magnet synchronous machines. The designed algorithm called Iterative Vector Decoupling (IVD) requires the knowledge of a parameter determined in the theory part of this work and is based on the execution of an iterative sequence to converge to the desired rotor position. Subsequently, a Kalman filter is used as an observer in conjunction with the IVD algorithm to compensate for potential disturbances while estimating the load torque applied to the motor shaft. It is shown that this novel approach, when implemented and compensated correctly, leads to a significant improvement over the previous state of the art.This thesis proposes a static iterative method for improving sensorless rotor position detection via starpoint voltage measurements in permanent magnet synchronous machines. The designed algorithm called Iterative Vector Decoupling (IVD) requires the knowledge of a parameter determined in the theory part of this work and is based on the execution of an iterative sequence to converge to the desired rotor position. Subsequently, a Kalman filter is used as an observer in conjunction with the IVD algorithm to compensate for potential disturbances while estimating the load torque applied to the motor shaft. It is shown that this novel approach, when implemented and compensated correctly, leads to a significant improvement over the previous state of the art.

Die vorliegende Arbeit schlägt ein statisch iteratives Verfahren für die Verbesserung der sensorlosen Regelungstechnik der Permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) vor. Der entworfene Algorithmus namens Iterative Vector Decoupling (IVD) erfordert die Kenntnis eines in Theorieteil dieser Arbeit bestimmten Parameters und basiert auf der Ausführung einer iterativen Abfolge, um zu der gewünschten Rotorlage zu konvergieren. Im Anschluss wird ein Kalman Filter als Beobachter in Zusammenhang mit dem IVD-Algorithmus eingesetzt, um potenzielle Störgrößen zu kompensieren und gleichzeitig das an der Motorwelle anliegende Lastmoment zu schätzen. Es wird gezeigt, dass diese nueartige Ansatz bei korrekten Implementierung und Ausgleich zu einer significant Verbesserung im Vergleich zum vorherigen Stand der Technik fuhrt.