Thermal compensation of stator resistance in elevator's voltage controlled permanent-magnet synchronous motor

Abstract

Tässä työssä tutkitaan jännitesäädetyn hissikäytön sähkömoottorin staattoriresistanssin lämpökompensointia. Tavoitteena on selvittää eri menetelmien käyttökelpoisuutta ja lisäksi toteuttaa toimiva lämpökompensointi. Tutkimus on tehty pääasiassa kirjallisuusselvitysten avulla, lisäksi kompensointiin esitetyn lämpömallin kehittämiseksi ja testaamiseksi suoritettiin mittauksia.

Jännite- eli skalaarisäätö soveltuu hyvin hissien sähkömoottorien ohjaukseen pyrittäessä yksinkertaiseen ja edulliseen laitteistoon. Ongelmaksi muodostuu kuitenkin säädön perustana käytettävän moottorimallin riippuvuus staattorin resistanssista, joka vaihtelee huomattavasti lämpötilan mukana. Staattorin lämpenemisen aiheuttaa moottorissa esiintyvät tehohäviöt.

Työssä käsitellään aluksi hissin sähkökäyttöä yleisesti sekä kestomagnetoidun tahtimoottorin toimintaa ja säätömenetelmiä. Seuraavaksi tutkitaan erilaisia moottorin sähköisiin malleihin tai lämpökäyttäytymiseen perustuvia kompensointimenetelmiä. Toteuttamiskelpoisimmaksi ilman virranmittausta toimivaan jännitesäätöön osoittautui moottorin lämpömalliin perustuva kompensointi. Lämpömallin toteuttamiseksi suoritettiin hissimoottorin lämpenemämittauksia. Tulosten pohjalta pystyttiin laatimaan malli, jonka suorituskyky todettiin myös mittausten avulla.

Lopputuloksena on esitetty lämpökompensointiin riittävän tarkka lämpömalli, jolla voidaan parantaa jännitesäädön suorituskykyä. Mallin toimivuus oli hyvä, mutta täysin toteuttamiskelpoisen mallin aikaansaaminen vaatisi hieman jatkokehitystyötä. Erityisesti suoritettaviin mittauksiin ja mallin toteutuksen robustisuuteen pitäisi kiinnittää huomiota.