Regulisani elektromotorni pogoni sa mašinama jednosmerne struje

Transcript

1 Regulisani elektromotorni pogoni sa mašinama jednosmerne struje Osnovne karakteristike Načini realizacije (aktuatora) Rad u 2 ili 4 kvadranta Rad u proširenom opsegu brzina

2 Naponski izvor naponski upravljivi izvor u c u a M u c A u u a e 1 R i a a e / 1 pt a m m m 1 ptm f

3 Strujni izvor strujni upravljivi izvor u c M u c A i m e m m 1 ptm f

4 Poređenje statičkih mehaničkih karakteristika Naponski izvor (naponsko napajanje) m m2 m m1 Strujni izvor (strujno napajanje) m m2 m m1 m m

5 Ukoliko je mehanička karakteristika opterećenja nezavisna od brzine Naponski izvor (naponsko napajanje) m m3 Strujni izvor (strujno napajanje) m m3 Za m e2 nemamo ustaljeno stanje (nema radne tačke). m m m e2 m e3

6 Naponsko napajanje: sporiji odziv statička stabilnost radne tačke nema kontrole nad strujom (prevazilazi se regulatorom struje) Strujno napajanje: brži odziv (!) statička stabilnost radne tačke - prevazilazi se regulatorom brzine neposredna kontrola nad strujom (momentom)

7 Regulisani pogon sa regulatorom brzine sa jednosmernim motorom napajanim iz strujnog izvora m m Reg. uc A i m e 1 ptm f

8 Praktična realizacija strujnog izvora Naponski izvor + regulator struje m m Reg. u c A u Ke 1 pt u a e e 1 R i a a me / 1 pt a f 1 ptm realni strujni izvor T T T T T T e a e a a m

9 Brzina promene brzine je značajno manja od brzine promene struje indukta. Pri promeni i ~ važi 0 i e 0 a Ako uzmemo PI - regulator : K 1 pt i i pt i kompenzacija T i = T a Optimizacija po modulu 2 T e t t realni strujni izvor: p 2Te p 2Te 1 p 2Te 0 0

10 Regulator brzine: Reg. 1 1 p2t e m e 1 pt m f F p K F p 1 pt pt K 1 p T K 1 p T f p T Tm 1 p 2Te p T Tm 1 p 2Te K K f F w F ( p) 1 F ( p) 0 p 0

11 F w F w Funkcija spregnutog prenosa brzinske petlje p p Primenom optimizacije: gde je a=2+1 K 1 p T p T Tm p Te K p T K 1 p T 3 2 m 2 e m p T T T p T T p T K K a željeni relativni faktor prigušenja zatvorene brzinske petlje. 1 Tm Sledi da je: K a2t f a T a T K a e; e a a a a a a a a a a Tm 2T e

12 Regulisani elektromotorni pogon sa motorom jednosmerne struje - osnovna struktura Prilagođenje reference (soft-start) Zadavanje željenog položaja + - Reg. pol. + - Reg. brzine + Reg. - struje Aktuator u a Reg. pob. M DB DP

13 Regulisani elektromotorni pogon sa motorom jednosmerne struje bez regulacije položaja Zadavanje željene brzine Prilagođenje reference (soft-start) + - Reg. brzine + Reg. - struje Aktuator u a Reg. pob. M DB

14 Realizacija bloka za prilagođenje reference Integrator u kontinualnom vremenskom domenu Limit = ±0,5 C f R 0 - u in + u out R M GND Invertuje signal

15 Realizacija bloka za prilagođenje reference Integrator u diskretnom vremenskom domenu

16 Realizacija bloka za prilagođenje reference Uticaj pojačanja

17 Realizacija bloka za prilagođenje reference Uticaj promene limita na ubrzanje Limit = ±0,75

18 Realizacija bloka za prilagođenje reference Soft-start + filter Limit = ±1,5

19 Simulacioni blok dijagram Ra = 0.075; PsiFn = 1-Ra; Ta = 30e-3; Tm = 1.92; ktg = 0.05; Kpw = ktg; Tpw = 52.8e-3; Kpi = 0.025; Tpi = 2.6e-3; Tt = 1.66e-3; Kt = 30; Ti = Ta; Ki = ; Tw = e-3; Kw = 8.46; mm = PsiFn/2; Vwref1 = 0.5 Kpw; Vwref2 = 0.25 Kpw; LIM_UC = 1; LIM_IA = 2 Kpi; LIM_SS = 0.5 Kpw; Regulator brzine Regulator struje ima isti blok dijagram, ali druge parametre: pojačanje (Ki), vremensku konstantu integralnog dejstva (Ti) i limite integralnog dejstva i izlaza (LIM_IA)

20 Početna zadata brzina je 0,5 nom. U trenutku t=3s zadaje se brzina 0,75 nom. Opterećenje pogona polovinom nominalnog momenta je u t = 6s

21 Uticaj limita momenta na odziv regulatora brzine Povećano je željeno ubrzanje u bloku soft starta. Zbog ograničenja struje, ne dostiže se zadata brzina u toku soft-starta.

22 Statička karakteristika regulisanog pogona m max ω nom slabljenje polja m max 0 m e nom

23 KOMBINOVANO UPRAVLJANJE (PROMENOM NAPONA INDUKTA I PREKO POBUDE) N: u a f fnom u a e const.

24 Aktuatori Tiristorski ispravljači (mosne sprege, mrežna komutacija) Više-kvadratni rad Generator jednosmerne struje (Vard Leonard) Čoperi Uprošćeni blok dijagram aktuatora U U u c u a a p Uprošćena prenosna funkcija aktuatora c Ka 1 p T ak T ak =? zavisi od vrste aktuatora

25 Četvoro- kvadratni rad sa preklopnikom Regulacija brzine za male brzine reversa! Logičko kolo: - promena stanja prekidača samo kada je = 0 - položaj prekidača u funkciji od znaka L d Reg. brzine Reg. struje u c 6x L1 L2 L3 M DB i a i a 0 0 Logičko kolo

26 Četvoro-kvadratni rad sa dva anti-paralelna mosta (razdeljeno upravljanje) L d Reg. brzine Reg. struje u c 6x L1 L2 L3 M DB 6x i 0 i 0 a a i a 0 Logičko kolo

27 buffer Logičko kolo Logičko kolo deluje na blokiranje impulsa mosta koji ne treba da vodi. and & 1 and & 1=ON & 1 & 1=ON Pogoni sa razdeljenim upravljanjem mogu da ostvare bržu promenu znaka struje nego pogoni sa preklopnikom.

28 DCS 800 struktura

29 SIMOREG struktura (energetski deo)

30 SIMOREG blok dijagram

31 DCS 800 Blok dijagram regulacija struje

32 DCS 800 Blok dijagram upravljanje momentom

33 DCS 800 Blok dijagram regulacija brzine

34 Četvoro-kvadrantni rad sa kružnom strujom i 1 L c { 1L1 1L2 1L3 C1 L d M { 2L1 2L2 2L3 C2 DB L c i 2

35 Četvoro-kvadrantni rad sa kružnom strujom (saglasno upravljanje) Koristi se za ostvarivanje brzih reversa (promene znaka) momenta. C 1 ISP. C 1 ISP. C 2 INV. C 2 INV o m e C 1 INV. C 2 ISP. C 1 INV. C 2 ISP.

36 U u ( t) u ( t) C1( 1) UC2( 2) C1 C2 u () t C1 Dijagram trenutnih vrednosti napona o C1 45 samo za o C1 C2 90 kružna struja 90 u ( t) u ( t) C1 C2 C1 C2 o C2 45 u () t C2 o ts C2 135 o C1 135 u ( t) u ( t) C1 C2 ts

37 Kontrola kružne struje i 1 L c Reg. brzine Generator reference i 1 i 1 Reg. struje u c1 6x 1L1 1L2 1L3 C1 L d a M i 1 i i i 1 2 i 2 Reg. struje u c2 6x 2L1 2L2 2L3 C2 DB i 2 L c i 2 i 2

38 Generator referentnih struja i 1 i i 2 i c cirkulaciona (kružna) struja Po vrednosti, kružna struja bi trebalo da bude minimalna, ali da se tiristori odgovarajućeg mosta održavaju u provodnom stanju. i 2 i 2 i 1 i 1 i i i a 1 2 i c

39 Vard Leonardova grupa zamajac PM g G M DB Ref. Reg V c A i f

40 Vard Leonardova grupa (blok dijagram) Vc A u Kak 1 pt ak f 1 pt 1 f i f karakteristika magnećenja fg g eg e m 1/ Ra 1 pt a me fm m m 1 pt m i f pojačanje K O1 ia T a 2 La Tf Ta Tak 2 R a

41 Vard Leonardova grupa Regulator: PI + PID Regulator brzine PI + Regulator struje PID V c K 1 pt pt - K a 1 ptn1 ptd p T 1 p T n g REG : T T T T F( j) REG : n f d a F( j) trećeg reda. drugog reda.

42 K REG i f : Regulator brzine REG : REG : PI 1 pt pt Vard Leonardova grupa regulator (PI + PI + PI) Regulator struje K T T F( j) nf F( j) f T T F( j) na a a PI 1 pt na pt na - i f drugog reda. drugog reda. trećeg reda. i f K Regulator struje i f f PI 1 pt nf pt nf V c

43 Vard Leonardova grupa

44 Vard Leonardova grupa

45 Četvoro-kvadrantni čoper u dc 1 2 M DB 4 3

46 Struktura regulatora Reg. i a Δ komparator Trenutne vrednosti napona struje motora i u dc u a -u dc t t

47 Upravljanje motorom kod regulacije brzine u proširenom opsegu brzina (sa slabljenjem polja) Reg. Reg. AKT u a e / Ra 1 pt a 1 e m m m 1 pt m f e f i f e nom Reg. e AKT u f 1 pt 1 f i f MOTOR

48 Merenje elektromotorne sile nije moguće. Izračunava se na osnovu merenja dostupnih veličina. Prvi način: merenjem struje i napona indukta u a ê R a d dt L a Drugi način: merenjem struje pobude i brzine i f f ê

49 Blok dijagram sistema pri brzini većoj od nominalne Reg. Reg. AKT u a 1/ Ra 1 pt a m e m m 1 pt m e nom const Nelinearno