ΑΣΚΗΣΗ 8 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Transcript

1 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING 3 ος Εργαστηριακός Κύκλος ΑΣΚΗΣΗ 8 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

2 ΤΕΙ ΑΜΘ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΣΧΥΟΣ & ΚΙΝΗΤΗΡΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Επίκουρος Καθηγητής, Δρ. Ιωάννης Χ. Δερμεντζόγλου ΑΣΚΗΣΗ 8 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΕΠΑΓΩΓΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ 8.1 ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΣΠΙΤΙ 5 2

3 8.1 ΘΕΩΡΙΑ Η παρούσα άσκηση πραγματοποιεί διανυσματικό έλεγχο 3-φασικού επαγωγικού κινητήρα ο οποίος τροφοδοτείται μέσω συστήματος ανορθωτή διόδων- αντιστροφέα. Ως γνωστό στον διανυσματικό έλεγχο το ρεύμα του στάτη αναλύεται (προβάλλεται) σε δύο ανεξάρτητες (και κάθετες) συνιστώσες, εκ των οποίων αυτή που είναι συμφασική (προσανατολισμένη, field oriented) με ένα εκ των διανυσμάτων ροής ( στάτη, δρομέα, μαγνήτισης βλ. Σχ. 8.1) είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη του μαγνητικού πεδίου (διέγερση) της μηχανής και της ρύθμισης των στροφών της μηχανής, και αυτή που είναι κάθετη στην προηγούμενη συνιστώσα είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη της επιθυμητής ροπής της μηχανής. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται ο έλεγχος της λειτουργίας ενός 3-φασικού επαγωγικού κινητήρα, με τον ίδιο τρόπο που ελέγχεται και ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος με αποτέλεσμα ο συγκεκριμένος κινητήρας να εμφανίζει και τις ανάλογες ιδιότητες. Επίσης με την ίδια μέθοδο είναι δυνατός ο διαχωρισμός του ρεύματος του στάτη του 3-φασικού επαγωγικού κινητήρα σε δύο συνιστώσες για τον ανεξάρτητο έλεγχο της ροής της ενεργού και της αέργου ισχύος. Σχ. 8.1 Αρχή διανυσματικού ελέγχου Στην προκειμένη περίπτωση τα βασικά στοιχεία ελέγχου είναι: --- Ρυθμιστής ταχύτητας, μέσω του οποίου αφού καθοριστεί η επιθυμητή ταχύτητα υπολογίζεται η αναπτυσσόμενη ροπή του κινητήρα και με βάση αυτή η κάθετη συνιστώσα του ρεύματος η οποία αναπτύσσει τη συγκεκριμένη ροπή. --- Υπολογισμός του διανύσματος της ροής του δρομέα και προσανατολισμός της Οριζόντιας συνιστώσας του ρεύματος που είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη του Μαγνητικού πεδίου. --- Μονάδα υπολογισμού των ρευμάτων αναφοράς του στάτη και στις τρεις φάσεις που ικανοποιούν συγκεκριμένες λειτουργικές καταστάσεις (ροπή, στροφές). --- Μονάδα δημιουργίας παλμοσειρών στα ημιαγωγικά στοιχεία με τη μέθοδο εύρους υστέρησης. 3

4 8.2 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΜΟΣ Για την εκτέλεση της άσκησης θα χρειαστούν: 1. Ένας υπολογιστής 2. Πρόγραμμα προσομοίωσης MATLAB/SIMULINK/VERSION Τοποθεσία και όνομα αρχείου c:\matlab7\work\vfim.mdl Σχ Σχηματική παράσταση τoυ συστήματος Ανοίξτε το σχετικό αρχείο (vfim.mdl) Υπολογίστε με βάση την Πινακίδα του κινητήρα την ονομαστική ροπή και την ονομαστική μηχανική ισχύ στον άξονα, και τη σύγχρονη ταχύτητα σε rad/sec. Ρυθμίστε την ταχύτητα του κινητήρα στα 185 rad/sec. Αυξήστε βηματικά το φορτίο από το 0 στα 100 Nm στο χρόνο t=2 sec. Αυξήστε βηματικά το φορτίο από το 0 στα 200 Nm στο χρόνο t=2 sec. Ρυθμίστε την ταχύτητα του κινητήρα στα 220 rad/sec. Αυξήστε βηματικά το φορτίο από το 0 στα 100 Nm στο χρόνο t=2 sec. Αυξήστε βηματικά το φορτίο από το 0 στα 200 Nm στο χρόνο t=2 sec. Ρυθμίστε την ταχύτητα του κινητήρα στα 185 rad/sec και αυξήστε βηματικά 4

5 στα 220 rad/sec. με ταυτόχρονη βηματική αύξηση του φορτίου από τα 100 στα 200 Nm. Να περιγράψετε τις εξισώσεις που υπάρχουν σε κάθε εικονίδιο και να αναφέρετε την ακριβή τους λειτουργία. 8.3 Εργασία στο σπίτι Να υπολογίσετε την αποδιδόμενη μηχανική ισχύ του κινητήρα σε κάθε περίπτωση. Τι παρατηρείτε στις καμπύλες? Σχολιάστε. Είναι δυνατή η προσέγγιση και παραμονή του κινητήρα σε όλα τα παραπάνω λειτουργικά σημεία? Είναι σωστά τα παραπάνω αποτελέσματα? 5