6. Pogon asinhronog motora bez davača položaja

Transcript

1 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja Potet zgadnj većne ogona oenjve bzne nsu velka tačnost bzna odzva. U slučaju ogona ošte naene, tžšte nstantno zahteva uanjenje cene, ovećanje obusnost ada uošćenje nstalacje. Da b se sv ov zahteva udovoljlo neohodno je uanjt boj senzoa u ogonu [F]. Davač ozcje na vatlu, usled svoje neovoljne cene, lvane nstalacje neotonost na elektoagnetn šu uglavno je nehvatljv za ugadnju u većn ogona. Sa duge stane, gledano sa stanovšta kvalteta ada ogona, ad ogona bez davača na vatlu dalje oa bt otalan. Za to je neohodno ocent bznu otoa asegnut uavljanje flukso oento bez šćenja nfoacje sa vatla. Bznu otoa stanja otoa je neohodno ocent na osnovu asoložvh tenalnh velčna, stuja naona naotaja statoa. Rad daljeg uanjenja boja senzoa u ogonu uobčajeno je da se naon otoa ne e dektno, već ocenjuje na osnovu naona jednosenog eđula PWM ovoke ulsa [A3]. e se sv senzo u ogonu ogu svest na o cen hvatljve otončke davače stuje otončku ežu za eenje naona eđula. Na slc 6.. je kazana jedna od ogućh šea za ocenu bzne otoa uavljanje flukso oento asnhonog otoa. U kazanoj še ocena oložaja fluksa otoa je ndektna, dok se bzna otoa ocenjuje u estatou bzne bazano na MRAS ncu. V~ V dc V a V b V c M 3~ Refeence fluksa oenta Pocenjen oložaj fluksa otoa d q Račun klzanja P eg. v d v q d q θ dq dq abc dq abc V abc abc Pocena faznh naona abc Pocenjena bzna MRAS estato bzne V abc V abc Pocena bzne otoa algota za nezavsno uavljanje flukso oento Sl. 6.. Pocena oložaja fluksa bzne otoa bez davača na vatlu.

2 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja Pocena bzne otoa MRAS etodo Pena MRAS obsevea za ocenu bzne obtanja otoa asnhonog otoa ostaje sve oulanja u ogona ošte naene. Posta leentacja, značajno ovoljnje dnačke kaatestke obezbeđena ntola zlazne stuje čne da ova etoda sve vše otskuje dosad enjvane skalane etode zasnovane na statčk kaaktestkaa ogona. MRAS nc ocene bzne otoa st dva odela asnhonog otoa sa azlčt stuktuaa al na čj zlaza se ocenjuje sta odabana oenjva stanja. Neohodno je da ezultat jednog od usvojenh odela ne zavs od ocenjene bzne otoa. aj odel se usvaja kao efeentan odel MRAS estatoa. Dug odel je adatvan (odesv) odel sa ezultato ocene odabane oenjve stanja j zavs od bzne otoa. Razlka zeđu oenjve stanja ocenjene sa ova dva odela st se u adatvno ehanzu MRAS obsevea. Ovaj adatvn ehanza na svo zlazu ntolše vednost ocenjene bzne ju ujedno st odesv odel guje svoj zlaz. Ošt odel ocene bzne otoa eno MRAS nca dat je na slc 6.. v s s Refeentn odel Podesv odel X Sgnal geške X Adatvn ehanza Sl. 6.. Ošta šea estatoa bzne zasnovanog na MRAS ncu zbo oenjve stanja je važan fakto dzajnu MRAS estatoa. Ovaj zbo dektno utče na kvaltet ocene bzne otoa, na aaetasku osetljvost ezultata kao na leksnost leentacje. U lteatu je edloženo nz azlčth ešenja [A3-A35]. U ovo adu se analza osnovna vezja MRAS šee, ja st otosk fluks kao oenjvu stanja [A33]. Vekto otosg fluksa je oguće ocent na vše načna. Za otebe MRAS estatoa bzne uglavno se ste estato u staconano ssteu osa. Reduvan naonsk estato otosg fluksa (U-) st sao tenalne velčne za ocenu edstavlja MRAS efeentn odel dat jednačno (6.), v v s s s R σ s v, (6..) vs Rs s σ s u u u gde su [ ], u s [ us us ], s [ s s ] vekto fluksa otoa ocenjen naonsk estatoo, vekto naona stuje naotaja statoa, esektvno. Stujn odel za ocenu otosg fluks (-) dat je jednačno (6.). U slučaju ogona bez davača bzna otoa nje oznata otosku bznu kao ulaznu velčnu odela teba

3 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 7 zaent sa ocenjeno. Na taj načn ezultat ocene vektoa otosg fluksa u ovo odelu ostaje dektno zavstan od tenutne ocene bzne otoa, s s, (6..) gde je ] [ vekto fluksa otoa ocenjen odesv stujn estatoo. Pod etostav da je efeentn odel tačan ( u ), njegova dnaka se ože osat stujn odelo otosg fluksa j st tačnu vednost bzne otoa, s s. (6.3.) Vekto geške zeđu tačnog odesvog estatoa otosg fluksa,, gde je uzeto, glas: ( ) [ ] [ ]., W A (6.4.) Pošto se ovaj sgnal geške dalje st za ekcju ocenjene bzne otoa, ona tađe ostaje funkcja nelneane ovatne sege o oenjvaa stanja. MRAS sste sa nelneano ovatno sego o ocenjenoj bzn otoa je dat na sledećoj slc. / A Φ () Φ () / [W] - - Nelnean veensk oenjv deo nean deo Sl Nelneana ovatna sega o ocenjenoj bzn otoa.

4 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 7 zbo sgnala geške, kao zbo stuktue adatvnog ehanza se vše ta da se obezbed stablnost sstea nvegencja svh velčna ka tačn vednosta. Po andau [F], [F3], sste je stablan u sslu hestablnost a važ: a) lneana veensk neoenjva atca A je stktno oztvna ealna, b) nelneana ovatna sega zadovoljava Poov kteju hestablnost. Kteju Poova je oteban uslov da adatvn ehanza bude stablan u sslu hestablnost. Po ovo ktejuu za nelneanu ovatnu segu teba da važ: S t Wdt γ. (6.5.) U slučaju sstea sa slke 6.3, ntegal Poova glas S gde je t t ( ) J dt ( ) dt t dt, (6.6.). (6.7.) A se za adatvn ehanza zabee tčna akcja P egulatoa, ( t) K ( t) K ( t) dt, (6.8.) t tada ntegal Poova ostaje: t t t t) K ( t) dt dt K ( t) dt S S ( S. (6.9.) Konačno, šćenje svojstva t ( f ( t) f ()) df ( t) k k kf ( t) dt f (), (6..) dt uz zbo f t ( t) K ( t) dt, (6..) se dobja: S t t ( t) K f () ( t) dt dt. (6..) K Ujedno važ da je ntegal S uvek već od nule te je okazano da važ S - γ. Ov je zadovoljen kteju Poova za ovaj zbo adatvnog ehanza. Na slc 6.4 je kazan načan oblk MRAS estatoa bzne sa vektoo otosg flukso kao efeentno oenjvo stanja sa usvojen adatvn ssteo dat jednačnaa (6.7) (6.8).

5 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 7 v s s U- estato u - estato (6.7) K K / Sl Blok djaga ocene bzne otoa na osnovu MRAS nca. Sste kazan na slc 6.4 zadovoljava kteju Poova stablan je u sslu hestablnost. Ov je obezbeđena nvegencja svh estanh velčna ka tačn vednosta al nje defnsana dnaka sstea. Sa dnačk odzv ovog sstea je detaljno analzana u sedo oglavlju ovog ada. Pocenjena bzna u ogonu bez davača ozcje se st za zatvaanje ovatne sege o bzn al za avlno ostavljanje vektoa stuje statoa u odnosu na fluks otoa. Blok djaga seed sensoless ogona u e se otoska bzna ocenjuje MRAS estatoo j oseduje algota za uavljanje flukso oento otoa dat je na slc 6.5. s s ef Stujn egulato e jθ dq v s ef Pocena klzanja k θ dq v s MRAS ocena bzne Sl FOC stuktua ocene fluksa otoa sa MRAS estatoo bzne. Ova stuktua st aaeta veenske nstante otoa to ocene bzne otoa al tađe l ocene učestanost klzanja. U oglavlju 3 je okazano da blok za ocenu klzanja čn značajnu gešku u ovoj ocen ul aaeta nje tačan. st aaeta je ujedno glavn zvo geške u adu stujnog odela fluksa otoa dovod do geške u ocen bzne otoa. Al ul se sta vednost aaeta st u oba oenuta bloka zaz k se uvek avlno ačuna. Ovaj ozvod defnše oložaj agnetoobudne sle statoa u odnosu na fluks otoa toe se ne av geška. Čak u

6 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 73 slučaju uvek važ k k egulacone ntue fluksa oenta su dalje asegnute. Poznavanje oložaja otosg fluksa kao ntola stuja statoa daju značajnu ednost sensoless ogonu zasnovano na MRAS ncu u odnosu na skalane ogone. Sa duge stane, oguć osclaton odzv al bznaa kao ne u otunost ešen oble stablnost ada je nedostatak MRAS ocene bzne. Skalane etode uavljanja nsu ale zadovoljavajuć dnačk odzv oenta bzne, al ad ogona je bo stablan osclacje al bznaa ada su ble otsnute. Poenut nedostatak MRAS estatoa nastaje usled geške u efeentno odelu, to ocene vektoa fluksa otoa na osnovu tenalnh velčna. U adova [F5], [F6] Holtz daje egled oblea j ogu nastat u efeentno odelu, sa osebn osvto na ež ada al bznaa obtanja otoa. U adu je edložen odel j uvažava većnu nelneanost u adu naonsg nvetoa. Pocena vektoa otosg fluksa na osnovu tenalnh velčna zahteva tačnu ocenu vektoa elektootone sle nduvane u naotaja statoa kao ntegacju stog uz nu fazne altudne geške. Oba soenuta zahteva ostaju ktčna bznaa blsk nul kao u stanju ovanja otoa. Elektootona sla nduvana u naotaja statoa ože bt ogešno ocenjena z dva azloga: usled geške u šćen aaeta statosg la l usled geške u ocen statosg naona. Pocena naona u naotaja statoa je velk oble otencjaln zvo geške, al nju je neohodno všt te zbeć skuo eenje faznh naona. Geška ocene naona uglavno nastaje usled neuvažavanja nesavšenost ada ekdača nvetoa [F5]. Padov naona na GB ovatn (fee-wheelng) dodaa l ovođenja zavse od velčne stuje al od tenutne teeatue ekdača. ađe, uavljanju naonsk nvetoo neohodno je uvažt tvo vee u adu ekdača (dead te). o tvog veena anda ka oba ekdača u gan se ukda, oba GB se zatvaaju stuja gane nastavlja da ostoj u jednoj od ovatnh doda gane. zlazn naon nje vše funkcja uavljačkh ulsa u ovo veens ntevalu zavs sključvo od sea stuje gane. Mada je tvo vee u adu odenh ekdača elatvno alo, eda velčne 5 ns, al bznaa obtanja uza značajan deo zadatog naona oa se enzovat. U aks je uobčajeno unaed govat fakto sune u zavsnost od sea stuje gane, na taj načn unaed onštt efekat tvog veena. Vajacja (le) naona u jednoseno eđulu se tađe unaed enzuje ekcjo ndeksa odulacje ekdača. Poenut oble je uglavno ešen, ada otuno uvažavanje ovog efekta zahteva zvšavanje nuečk ntenzvne oeacje deljenja u svaj eod PWM sgnala. Konačno, ad naona nastao na davača stuje je tađe neohodno uvažt. P ojektovanju davača stuje ostavljenh u gane nvetoa uobčajeno se dozvoljava ad naona do V. e se ukuan naon doveden na naotaje statoa dodatno uanjuje. Sve dosad oenute zvoe geške u ocen statosg naona neohodno je enzovat, ogotovo to ada ogona al bznaa kada je naetnut naon na otou znatno uanjen. Poenjva otonost statoa, dug je oble l ocene elektootone sle nduvane u naotaja statoa. Poena ove otonost uglavno nastaje usled oene teeatue statoa otoa, za otoe velke snage je uglavno oguća u osegu ±5 %. Za otoe ale snage, do KW, uvećanje statosg otoa sa teeatuo ože bt do 5%. ađe, al oto se uobčajeno ozvode u velk sejaa uz nalnu ntolu kvalteta, ta da se za dva odabana otoa sa ste ozvodne lnje ože očekvat značajna azlka ncjalne vednost statosg otoa. Geška u aaetu statoske otonost a slčan utcaj na ad MRAS obsevea bzne kao geška u ocen naona, neohodno ju je enzovat. Nz ešenja je objavljeno u clju onalaženja etode za ekcju ovog

7 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 74 aaeta [A36], [F6], [F7], [F8], [F9], [F] [F], al n jedno ne edstavlja otuno ešenje oblea. Geška u aaetu ekvvalentne nduktvnost agnećenja statoa tađe ože značajno utcat na ad MRAS, ogotovo uvećan oteećenja na vatlu. Za ogon sa kavezn otoo ovaj aaeta je blžno nstantan ne enja se značajno sa oeno altude statoske stuje. Za ovu vstu otoa dovoljna je off-lne dentfkacja ovog aaeta. Za asnhone otoe sa naotan otoo l dul kavezo ože se stt algota za on-lne dentfkacju oenutog aaeta [F]. Paaet nduktvnost agnećenja ( ) otoske veenske nstante se tađe oaju govat sa oeno nvoa zasćenja fluksa agnećenja. Odgovaajuć načn ekcje je edložen u [F3] ukat je osan u tekstu j sled. Pvo, na osnovu ocenjenh statoskh naona eenh stuja statoa, ocen se vekto fluksa agnećenja v v v v s s s ( R ) s σ s,. (6.3.) Zat, na osnovu off-lne defnsane funkcje, ocenjena vednost fluksa agnećenja se st za ačun aaeta nduktvnost agnećenja f ( ). (6.4.) Konačno, vekto otosg fluksa se ocenjuje na osnovu: v v σ s v v σ. (6.5.) s Koekcja guje ad efeentnog MRAS odela obezbeđuje avlnu ocenu vektoa otosg fluksa. Sa duge stane, ezultat ocene bzne otoa dalje ože bt ogešan usled geške u adu stujnog odela otosg fluksa. Ovaj odel oed aaeta (j se ože na st načn govat) st aaeta j se dodatno enja sa oeno teeatue otoa. Ova dodatna oena se ne ože edvdet neohodan je ehanza za autoatsku ocenu u toku ada ogona. Sultana ekcja oba oenuta zvoa oena u se čn otaln ešenje kazana je na slc 6.6. ( ) R y n / / eo estato Sl Otalna ocena veenske nstante otoa. Gonja ektvna gana kazanog odela je otuno defnsana off-lne, edvđeno je da unaed (feedfowad) at oene u nvou agnetnog zasćenja. Ov je dodatn adatvn ehanza (donja gana) oslobođen otebe aćenja otencalno bzh oena nvoa zasčenja agnetskh la ože se ojektovat ta da at sao soe oene u nastale usled oene otosg otoa sa teeatuo. U oglavlju 8 ovog ada je osan nov adatvn ehanza j je sključvo ojektovan za sou al obusnu ekcju teeatuno nduvanh oena u aaetu veenske nstante otoa. Važan ogančavajuć fakto za avlnu ocenu otosg fluksa je oteba za ntegacjo eleotone sle nduvane u naotaja statoa. Rezultat čste ntegacje

8 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 75 elektootone sle je osetljv na oenu očetnh uslova kao na oguć offset senzoa ta da se zbegava u aks. Uobčajeno je da se čsta ntegacja zaen flto vog eda (quas ntegato) te elnše oble osclacja ezultata efeentnog odela. Ov se ujedno unos geška u ezultatu, čja altuda faza nsu u skladu sa stvan vektoo otosg fluksa, ogotovo za ale učestanost. Gančna učestanost flta vog eda ( ) se usvaja eda velčne Hz, za sve učestanost sod navedene geška quas ntegacje je elatvno velka. Veza zeđu na ovaj načn ocenjenog vektoa fluksa otoa stvanog vektoa glas: u u [ us ( R s σs ) s ] (6.6.) Da b se osle ove oene u efeentno odela zadžala sta dnaka MRAS obsevea bzne dentčna ekcja enosne funkcje se vš u adatvno odelu. Adatvn odel je neohodno govat ta da ezultantn vekto otosg fluksa na zlazu ovog odela a st fazn altudn oeaj u odnosu na stvan vekto fluks otoa,. (6.7.) Ov se stuktua adatvnog odela neznatno enja. Dodatn flto vog eda guje se vekto statoskh stuja na ulazu. Adatvn odel sada ostaje: j s. (6.8.) Blok djaga odfvanog MRAS obsevea sa govan vektoo stuje statoa na ulazu, ', dat je na slc 6.7. v s s U- estato s - estato u (6.7) K K / Sl Blok djaga odfvanog MRAS estatoa bzne. MRAS obseve kazan na slc 6.6 se st u aks je je znatno sueonj u odnosu na osnovnu vajantu kazanu na slc 6.4. U lteatu [A33] data je funkcja enosa ova odfvanog MRAS obsevea dskutuje se oguća nestablnost ada. Nestablnost ovatne sege sstea na slc 6.6 ože nastat usled naglh tanzjenata kao staconano ežu ada sa al obudn učestanosta statoa. Važno je naoent da je saa dnaka alh oeećaja u ssteu kazano na slc 6.7 dentčna sa dna alh sgnala u MRAS estatou kazano na slc 6.4.

9 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 76 Pethodna analza okazuje da aktčna ena MRAS estatoa bzne zahteva značajne oena osnovnog odela. Poed stuktuanh oena, ovaj estato bzne se dodatno okužuje azn ehanza za ocenu aaetaa asnhonog otoa. Osnovn neešen oble je dalje autoatska enzacja teeatunh oena u veensj nstant otoa (slka 6.6). a elatvno soe, ove oene se ne ogu unaed edvdet dovode do geške u ocenjenoj ostvaenoj bzn otoa. Osetljvost ada shaft-sensoless ogona na gešku u aaetu je stana u sledeće oglavlju. 6.. Utcaj geške u aaetu otosg la na ocenu bzne otoa eno MRAS etode Ul etostavo da efeentn odel MRAS estatoa bzne ad bez geške njegove ustaljene vednost su jednake stvan onentaa fluksa otoa. Ustaljene vednost otosg fluksa se ogu dobt na osnovu odela otosg la zasanog u dq ssteu osa, d q k k d q ds qs. (6.9.) Jednačna (6.7) okazuje staconane vednost otosg fluksa u tačno efeentno (levo) ogešno adatvno odelu (desno), do do qo qo dso qso do do qo qo dso qso (6..) uz, sednje vednost ostvaene ocenjene vednost klzanja, tačnu šćenu vednost otoske veenske nstante. Ul se st sta vednost aaeta ačunu klzanja uvek važ do qso onenta fluksa q ose u adatvno odelu ostaje jednaka nul. ađe, delovanje MRAS ovatne sege, ne dozvoljava azlku staconanh vednost efeentnog odesvog fluksa ta da se dq osa veeno ta ostavlja da onšt q onentu efeentnog fluksa. Nan zavšetka elaznh ocesa, za staconane vednost ostvaenog fluksa, ostvaenog ocenjenog klzanja, ostvaene ( ) ocenjene bzne otoa ( ), važ sledeće: qo do dqo qo do o, qso dso, dso, o qso dso,, (6..) P ogešnoj vednost aaeta ntue ntole fluksa oenta dalje ostaju asegnute ne naušavaju se statčke kaaktestke sensoless ogona. Ovo znač da ogon

10 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 77 u oento ežu ada nje osetljv na gešku u aaetu veenske nstante otoa. Poble nastaje ul je zatvoena ovatna sega o bzn, tada ogon at ocenjenu bznu delovanje egulatoa bzne je zjednačava sa efeentno ef. Sa duge stane, ostvaena bzna otoa nje jednaka ocenjenoj njena asolutna geška od zadate vednost zavs od oteećenja u ogonu odnosa stvane šćene vednost,. (6..) o k ef k Dalje stvanje osetljvost MRAS obsevea bzne na gešku u je zvšeno ute ačunaskh sulacja na dnač odelu ogona. Pvo je stan ad odela u oentno ežu ada (slke ), sa zadat nonaln vednosta stuja statoa. Bzna otoa je odžavana u oln 6. Po ulasku odela u staconano stanje (nan 4 sekunde sulaconog veena) svake sekunde je enjana šćena vednost, ta da uz nstantno u odelu otoa važ: / [.8.9..]. Slke okazuje ezultate ačunaskh sulacja za ogon sa egulsano bzno ( ef 6 ) nonaln oteećenje. Povatna sega je zatvoena o ocenjenoj bzn (sekdana lnja) dok je ostvaena bzna kazana uno lnjo. Slke okazuju da je utcaj geške u na ada ogona nalan. Ostvaene su željene vednost fluksa otoa stuja q ose otebna da se azvje željen el. oenta se ne enja. Sa duge stane, slka 6. okazuje očekvanu gešku u ostvaenoj bzne otoa (una lnja). Za nonalno oteećen ogon, elatvno ale učestanost olja, geška je značajna. d, q [.j.] el / qs [.j.] Sl Osetljvost d, q, el / qs na oenu odnosa /. Rezultat sulacja odela ogona u ežu ntole oenta.

11 6. Pogon asnhonog otoa bez davača oložaja 78 ds, qs [A] , est [] d, q [.j.] Sl Osetljvost dq,, (sekdana lnja) na oenu odnosa /. Rezultat sulacja odela ogona u ežu ntole oenta ds, qs [A] 4.5 el / qs [.j.] Sl. 6.. Osetljvost d, q, el / qs na oenu odnosa /. Rezultat sulacja odela ogona u ežu ntole bzne otoa. ef,, est [] Sl. 6.. Osetljvost dq,, (sekdana lnja) na oenu odnosa /. Rezultat sulacja odela ogona u ežu ntole bzne otoa.