PLL-based Rotor Flux Estimation Method for Sensorless Vector Controlled Squirrel-Cage Induction Generators

Abstract

Original scientific paperThis paper presents a new rotor flux estimation method for sensorless vector controlled squirrel-cage induction generators used in wind power applications. The proposed method is based on a phase-locked loop (PLL) and the orthogonality between the rotor flux space vector and its back electromotive force (EMF) space vector. Rotor flux is estimated using stator voltage equations without integrating the back EMF components in the stationary reference frame and the well-known difficulties with the implementation of pure integrators are thus avoided. Moreover, the proposed method ensures successful magnetization of a speed-sensorless squirrel-cage induction generator at nonzero speeds which makes it suitable for wind power applications. Experimental results on a 560 kW squirrel-cage induction generator are presented to confirm the effectiveness and the feasibility of the proposed method.Key words: Induction generator, Flux estimation, Phase locked loop (PLL), Sensorless control, Vector control, Wind power generation Metoda za estimaciju magnetskog toka rotora kaveznih asinkronih generatora bez mjernogčlana brzine vrtnje temeljena na fazno spregnutoj petlji. U radu je predstavljena nova metoda za estimaciju magnetskog toka rotora vektorski upravljanih kaveznih asinkronih vjetrogeneratora. Predložena metoda se temelji na fazno spregnutoj petlji i ortogonalnosti izmeu prostornog vektora magnetskog toka rotora i njemu pripadajućeg prostornog vektora induciranog napona. Magnetski tok rotora se estimira korištenjem naponskih jednadžbi statora u koordinatnom sustavu statora bez integracije komponenti induciranog naponačime su izbjegnuti dobro poznati problemi implementacije integratora. Osim toga, predložena metoda omogućava uspješno magnetiziranje pri vrtnji kaveznog asinkronog generatora bez mjernogčlana brzine vrtnje pa je pogodna za primjenu na vjetrogeneratorima. U radu su prikazani eksperimentalni rezultati za kavezni asinkroni generator snage 560 kW koji potvruju izvedivost i učinkovitost predložene metode.Ključne riječi: asinkroni generator, estimacija magnetskog toka, fazno spregnuta petlja, bezsenzorsko upravljanje, vektorsko upravljanje, proizvodnja električne energije iz vjetra