کنترل محرکه های الکتریکی فصل 9: های موتور القایی با تغذیه توسط اینورتر PWM دانشگاه آزاد اسالمی واحد شبستر دانشکده فنی گروه برق دکتر حسن علیپور

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "کنترل محرکه های الکتریکی فصل 9: های موتور القایی با تغذیه توسط اینورتر PWM دانشگاه آزاد اسالمی واحد شبستر دانشکده فنی گروه برق دکتر حسن علیپور"

Θεοδώρα Κομνηνός
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 کنترل محرکه های الکتریکی فصل 9: محرکه های موتور القایی با تغذیه توسط اینورتر PWM دانشگاه آزاد اسالمی واحد شبستر دانشکده فنی گروه برق 1 دکتر حسن علیپور

2 مقدمه در این متوسط فصل فقط در مورد درایو موتورهای قفس با اینور منبع ولتاژ PWM با فرکانس و ولتاژ سنجابی با متغیر بحث توان کم می شود. تا سیستم های با دینامیک سریع و با سرعت باال به کنترل حلقه بسته سرعت و گشتاور نیاز دارند. خطی سازی مشخصه های گشتاور-سرعت و یا گشتاور- جریان همانطور که در موتورهای p-dc دیده می شود برای این منظور می تواند بسیار مناسب باشد..1.2 برای این خطی سازی معموال سه روش ارائه می شود: کنترل برداری جریان و کنترل برداری ولتاژ کنترل مستقیم گشتاور و شار )VC( )DTFC( 3. کنترل فیدبک خطی ساز FC( ) 2

3 مقدمه این کنترل های حلقه بسته به دو صورت کنترل با وجود سنسورهای حرکت کنترل بدون وجود سنسورهای حرکت می توانند باشند: )enole(.1.2 بنابراین کرد: بندی دسته توان می زیر صورت به را کنترلی های روش 1. V1/f1 with lip copenation with otion eno o enoele; 2. Vecto contol (VC) o diect toque and flux (DTFC) o feedback lineaization contol (FC) with otion eno o enoele. 3

4 کنترل برداری در کنترل برداری مولفه های جریان شار و جریان گشتاور جریان استاتور به صورت مجزا )decoupled( از طریق اعمال تغییر هماهنگ در دامنه فاز و فرکانس ولتاژ منبع کنترل می شوند. توجه داشته باشیم که سطح شار باید حتما کنترل شود تا از اشباع مغناطیسی و افزایش تلفات هسته ممانعت شود. جهت کنترل شار در موتور القایی سه بردار فضایی شار مشخص وجود دارند که می توانند به عنوان متغیر کنترلی انتخاب شوند: یعنی بردار شار استاور شار روتور و شار فاصله هوایی l b - ai-gap flux; l b - tato flux and l b - oto flux. l i i ; l i i; l i i Vecto contol could be pefoed with epect to any of thee flux pace phao by attaching the efeence yte d axi to the epective flux linkage pace phao diection and by keeping it aplitude unde uveillance. 4

5 کنترل برداری Figue 9.1. Geneal flux oientation axi T e 3 2 pl a i qa ; i qa i in d ia Fo otoing T e >0 (fo w >0) fo d ia >0 and thu geneating i obtained with d ia <0. In othe wod, fo diect (tigonoetic) otion, the tato cuent lead the geneal flux fo otoing and lag it fo geneating. 5

6 کنترل برداری T e * متغیرهای می باشند. ورودی در کنترل برداری شار مرجع بنابراین IM یک سیستم با دو ورودی می و گشتاور باشد. l a مرجع * Geneal cuent decoupling ean to deteine the efeence cuent pace phao i T e*. S a i * a w l 1 i * da i a, i * qa / a; l baed on efeence flux l a* and toque a a i iqa l a a 1 l a i a i a da a; ; a a a 2 1 a متغیرهای عمومی ; / l a a 1 a i da 1 Saw1 aiqa 6

7 کنترل برداری Figue 9.2. Geneal cuent decoupling netwok 7

8 Fo a (that a = 0) روتور: برای شار )معادالت ساده کنترل برداری می شوند( تر λ a a λ 8 Figue 9.3. Cuent decoupling netwok in oto flux oientation

9 کنترل برداری Fo برای شار استاتور: )ساده سازی نخواهیم داشت( a l a a l 1 0 a a 2 Fo a = 1 هوایی: فاصله برای شار نمی شوند( تر معادالت ساده l a l a1 ; 1 The cuent netwok i a feedfowad (indiect) ethod to poduce flux oientation. It peuppoe a knowledge of achine paaete and an on-line coputation effot (in DSP ipleentation) coenuable to the cuent decoupling netwok. Thi i why indiect vecto contol i ot adequate with oto flux oientation. a a1 9

10 DIRECT VERSUS INDIRECT VECTOR CURRENT DECOUPING * برای بدست آوردن i da, iqa معادالت ماشین استفاده می شود. در در روش کنترل برداری مستقیم یا فیدبک از تخمین یا برآورد استفاده می شود. روش برای غیرمستقیم بدست یا آوردن فیدفوروارد مقادیر از مرجع i * * A een above the indiect cuent decoupling i eithe coplicated (fo tato flux oientation) o (and) tongly paaete dependent fo oto flux oientation. To cicuvent thi difficulty the cuent decoupling ay be pefoed though diect cloed-loop contol of flux and toque, baed on thei calculation though obeve to poduce the coeponding feedback (figue 9.5). 10

11 DIRECT VERSUS INDIRECT VECTOR CURRENT DECOUPING Figue 9.5. Diect (feedback) cuent decoupling with geneal flux oientation 11

12 AC VERSUS DC CURRENT CONTROERS تواند می صورت دو به برداری کنترل در جریان کننده 1. though AC cuent contolle; 2. though DC (ynchonou) cuent contolle کنترل باشد: In any cae Pak tanfoation i equied: P e a 2 3 co( in( e e a a ) ) co( in( e e a a 2 ) 3 2 ) 3 co( in( e e a a 2 ) 3 2 ) 3 12

13 AC VERSUS DC CURRENT CONTROERS Figue 9.6. Indiect (o diect) vecto cuent contol with AC cuent contolle 13

14 AC VERSUS DC CURRENT CONTROERS است. باز حلقه این حالت Voltage ouce invete Figue 9.7. Indiect (o diect) vecto cuent contol with DC (ynchonou) cuent contolle 14

15 AC VERSUS DC CURRENT CONTROERS در کنترل برداری جریان فرض می کنیم که پاسخ IM لحظه ای بوده و مستقل از سرعت می باشد. هرچند به طور معمول در کنترل جریان dc با حضور اینورتر منبع ولتاژ ولتاژ ثابتی سویچ شده و پاسخ جریان )گشتاور( وابسته به سرعت می باشد )به طوریکه ولتاژ القایی در خالف جهت تغییرات جریان می باشد(. در سرعت های باالتر از سرعت نامی به دلیل افزایش اثر سوء نیروی ضد محرکه که می تواند بر کنترل کننده تاثیر گذارد باید این اثر را جبران کرد برای این کار از کنترل مرکب جریان و ولتاژ استفاده می شود. در کنترل نمی دهد. روی فوق مشکل بودن بسته حلقه دلیل به ac جریان 15

16 VOTAGE DECOUPING تفکیک ولتاژ به معنی محاسبه فازور فضایی ولتاژ استاتور است مورد نیاز است که از طریق شبکه تفکیک جریان محاسبه می شود. )یعنی بردار ولتاژ مورد نیاز جهت اعمال به موتور بدست می آید(. برای این کار ازرابطه ولتاژ استاتور استفاده می شود. V a jw a ia jw la 1 1 روتور رابطه از تفکیک جریان استفاده شد. در 0 js w / a i js w a 1 a 1 l a a 16

17 VOTAGE DECOUPING Figue 9.8. Voltage decoupling netwok fo geneal flux oientation 17

18 VOTAGE DECOUPING It hould be noticed that the voltage decoupling netwok get iplified only in tato flux oientation, when a= / and. l a l V i jw l 1 در کنترل برداری جریان برای کنترل برداری ولتاژ کنترل کنترل در در امتداد شار روتور پیچیدگی کمتری دارد امتداد شار استاتور ترجیح داده می شود. ولی Figue 9.9. Voltage decoupling netwok fo tato flux oientation 18 (voltage vecto contol)

19 کنترل برداری مرکب ولتاژ و جریان این ایده جهت جبران محرکه نیروی ولتاژ باشد. می باال در سرعت E jw l a a ia w l 1 j 1 Voltage ouce invete Figue Indiect (o diect) cobined vecto voltage and DC cuent contol in geneal flux oientation (cobined voltage-cuent vecto contol) 19

20 خالصه مطالب Table 9.1. Suay of ot appopiate tategie of vecto contol fo induction oto Flux oientation Cuent contol Voltage and DC cuent Indiect ethod Diect ethod Contant powe peed ange AC DC contol all lage oto flux X XX XX XX XXX XXX XX tato flux X XXX XX XXX aigap flux X X X X- atifactoy; XX- good; XXX- vey good. 20

21 FUX OBSERVERS FOR DIRECT VECTOR CONTRO WITH MOTION SENSORS بردار شار موتور و موقعیت لحظه ای این شار باید به صورت برخط با توجه به ولتاژها و جریان های اندازه گیری شده موتور و سرعت موتور محاسبه شود. را می توان از بردارهای شار و جریان محاسبه کرد. در صورت محاسبه بردار شار و اندازه گیری جریان مساله محاسبه گشتاور حل می شود. گشتاور بنابراین استاتور 21

22 OPEN OOP FUX OBSERVERS مشاهده گر شار حلقه باز می تواند بر اساس مدل ولتاژ یا جریان باشد. در مشاهده گر بر پایه مدل ولتاژ از معادله استاتور در قاب مرجع استاتور استفاده می شود: مدل ولتاژ بین شار استاتور و استاتور: مرجع در روتور λ V i l λ ci, c l l رابطه Figue Voltage-odel open loop flux obeve (tato coodinate) 22

23 OPEN OOP FUX OBSERVERS به دلیل وجود انتگرال گیر و تغییر مقاومت استاتور با دما این مشاهده گر در فرکانس زیر 2 هرتز عملکرد مناسبی ندارد. مشاهده گر شار روتور با استفاده از مدل جریان از معادالت روتور در گام مرجع چرخان با سرعت روتور استفاده می کند: oto coodinate (w b =w ). i λ 0 i 1 τ 0 λ Figue Cuent contol open loop flux obeve 23

24 OPEN OOP FUX OBSERVERS Two coodinate tanfoation -one fo cuent and othe fo oto flux- ae equied to poduce eult in tato coodinate. Thi tie the obeve wok even at zeo fequency but i vey enitive to the detuning of paaete and due to tepeatue and agnetic atuation vaiation. Beide, it equie a oto peed o poition eno. 24

25 ترکیب مزایای بهتری سرعت مدل با COSED OOP FUX OBSERVERS کردن مدل های جریان و ولتاژ منجر به بهره مندی از هر دو می شود. در سرعت های باال مدل ولتاژ عملکرد داشته و تاثیر مقاوت استاتور کمتر است. درحالیکه در پایین مدل جریان عملکرد بهتری دارد. جابجایی بین دو استفاده از ضرایب و امکان پذیر است. K 2 K 1 Figue Cloe loop voltage and cuent odel oto flux obeve 25

26 FUX AND SPEED OBSERVERS IN SENSORESS DRIVES مالک های عملکرد مشاهده گرهای شار و سرعت مختلف: خطای حالت ماندگار سرعت پاسخ گشتاور عملکرد در سرعت پایین حساسیت به نویز و تغییر پارامترهای موتور پمیزان پیچیدگی در مقایسه با عملکرد مشاهده گرهای مختلف سرعت: A. Speed etiato B. Model efeence adaptive yte (MRAS) C. uenbege peed obeve D. Kalan filte E. Roto lot ipple With the exception of oto lot ipple all the othe ethod iply the peence of flux obeve to calculate the oto peed. 26

27 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) Figue 9.41.; a) Diect vecto cuent contol 27

28 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) Figue 9.41.; b) DTFC contol A een fo figue 9.41 DTFC i a kind of diect vecto DC (ynchonou) cuent contol. 28

29 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) در حالت گذرا بهتر است که مرجع شار برابر مقدار نامی انتخاب شود تا دینامیک ماشین سریع شود و در حالت ماندگار دیگر نیازی به دینامیک سریع نیست و بهتر است که فلوی مرجع برابر مقداری انتخاب شود که راندمان بیشتر شود. تمامی انواع رویتگرهای شار و سرعت مناسب برای کنترل برای کنترل مستقیم گشتاور و شار نیز مناسب هستند. برداری از نقطه نظر دینامیکی دو دینامیک DTC سریع تر روش به همدیگر از کنترل برداری بسیار شباهت است. گرچه دارند 29

30 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) انتخاب بردار ولتاژ اعمالی توسط اینورتر به موتور i( استاتور در هماهنگی استاتور coodinate( )tato می باشد. ) بر اساس معادله اساس روش DTC V l انتگرالگیری: با In eence the toque eo e T ay be cancelled by tato flux acceleation o deceleation. To educe the flux eo, the flux tajectoie will be diven along appopiate voltage vecto (9.118) that inceae o deceae the flux aplitude. l l dl dt 0 T i 0 V i V i dt ViT i 30

31 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) Figue 9.42.; a) Stato flux pace phao tajectoy, b) Selecting the adequate voltage vecto in the fit ecto (-30 0 to ) 31

32 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) If l >e l Then K l =1 If 0l e l and dl /dt>0 Then K l =0 If 0l e l and dl /dt<0 Then K l =1 If -e l l <0 and dl /dt>0 Then K l =-1 If -e l l <0 and dl /dt<0 Then K l =0 If l <-e l Then K l =-1 ΔT e * T e T, e Δλ * λ λ If T e >e T Then K T =1 If -e T T e e T and dt e /dt>0 Then K T =-1 If -e T T e e T and dt e /dt<0 Then K T =1 If T e <-e T Then K T =-1 32

33 DIRECT TORQUE AND FUX CONTRO (DTFC) The coplete table of optial witching, TOS, i hown in table 9.2. Table 9.2. Baic voltage vecto election fo DTFC (i) (1) (2) (3) (4) (5) (6) l K T 1 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V V 6 V 1 V 2 V 3 V 4 V V 0 V 7 V 0 V 7 V 0 V V 0 V 7 V 0 V 7 V 0 V V 3 V 4 V 5 V 6 V 1 V V 5 V 6 V 1 V 2 V 3 V 4 33

Σχετικά έγγραφα

محاسبه ی برآیند بردارها به روش تحلیلی

محاسبه ی برآیند بردارها به روش تحلیلی برای محاسبه ی برآیند بردارها به روش تحلیلی باید توانایی تجزیه ی یک بردار در دو راستا ( محور x ها و محور y ها ) را داشته باشیم. به بردارهای تجزیه شده در راستای محور