9. Opis prototipa i eksperimentalni rezultati

Transcript

1 9. Ekpeentaln eultat Op pototpa ekpeentaln eultat 9.. Op pototpa algota upavljanja Sv ekpeent opan u ovo poglavlju u všen na tofano anhono otou a paaeta dat u plogu. Moto je ehančk pegnut a dnaoeto Magtol, odel HD-75-6, a akalno bno obtanja p, akaln kočon oento 5 lb-n pound foce-nch. Ov je obebeđeno potebno kontantno opteećenje l potebna bna otoa toko všenh ekpeenata. Upavljačk algot košćen p ekpeenta ealovan u na Analog Devce DSP poceou ADMCF34. Algota a pocenu paaetaa na onovu edualne geške MRAS obevea bne takođe je ealovan na to poceou povan on-lne u toku ekpeenata. Rekuvn algota a pocenu paaetaa otokog kola na onovu funkcje penoa oenta je vefkovan off-lne u pogako paketu Matlab, na etu podataka apaćeno toko odgovaajućeg ekpeenta. Za upavljanje otoo košćen je naponk tofan nveto AS2234, lane nage 8W, avjen u kopanj Eeon Electc naenjen tžštu apaata u doaćntvu. Ilan napon je genean odulan tofan nvetok tepeno IRAMUP6, povodnje Intenatonal Rectfe, a 6 IGB tantoa ntegan upavljačk kola. Blok djaga pogona na koje u všen ekpeent dat je na lc 9.. a pw b c pw pw I al I bl I cl U dc U an U bn Sgnal a enkodea U cn Meenje tuja gana DC napona C u C C C A A B B C pw v dc k pw pw al k pw pw bl k pw cl k pw pw Se. Pot pw FPGA Upavljačk PWM gnal ADMCF34 Algota upavljanja k pw Se. Pot Koanda Ekpeentaln podac Sl. 9.. Blok djaga ekpeentalnog pogona. 96

2 9. Ekpeentaln eultat 97 Naponk nveto je tujno egulan. Meenje lnjkh tuja tatoa je všeno peko t otpončka davača tuje, eštenh u gane nvetoa. Uokovanje gnala tuje ve t gane je nhonovano a PWM gnalo všeno na edn PWM ntevala pw = µ, u tenutku vođenja donjh IGB pekdača. Za oto u pe tougao, fane tuje u ekontuane na onovu petpotavke o etj tatokh naotaja, = pw, al k bl k bl k cl k cl k al k a k =, b k =, c k = Napon jednoenog kola je een peko otpončkog adelnka uokovan toko vake PWM peode. Napon na ulaa otoa nje een nego je ekontuan na onovu eenog napona jednoenog kola upavljačkh gnala. Poto eenje a poačun ednje vednot fanog napona nvetoa u toku jedne PWM peode ua u ob potencjal jednoenog eđukola vee uključenja gonjeg pekdača, dato je u 9.2: a k b k c k Van k = Vdc k, Vbn k = Vdc k, Vcn k = Vdc k U košćeno pogonu penjena je pecnja pocena fanh napona koja obuhvata pad napona na v polupovodnck koponentaa en otponca. Uvažavanje ovh utcaja je poebno važno a elatvno ale bne pogona. V an t a al > V an t a al < V dc -V IGB V dc V dc V DIODE V dc V IGB an -V DIODE t an t PWM PWM Sl Fan napon na lau nvetoa Za pocenu otvaenog napona na lau nvetoa aatan je naponk oblk dat na lc 9.2 košćena je jednačna 9.3. al al k < V k > V an an t k k = a pw t k k = a pw [ V k V k V k ] dc V k [ V k V k V k ] V k dc IGB IGB DIODE DIODE IGB DIODE 9.3. Zavnot pada napona na pekdačk eleenta od vednot tuje V IGB = fi IGB V DIODE = fi DIODE ueta je u ob peueta končkog uputtva IRAMUP6. Rad daljeg poboljšanja kvalteta otvaenog napona na otou tvo vee u adu pekdačkh eleenata dead te poena napona jednoenog eđukola u unaped kopenovan koekcjo efeentnog faktoa pune. Uobčajeno tvo vee pekdača nolo je oko 5 n. Na onovu jedno pocenjenh napona na lau nvetoa, fan napon otoa a delta veo naotaja dobjen u na onovu ledećh jednačna: 97

3 9. Ekpeentaln eultat 98 V k = V k V k, V k = V k V k, V k = V k V k a an bn b bn Ugao otoa je een pooću optčkog nkeentalnog enkodea povodnje Renco a 24 pula po obtaju. Ipul na lau enkodea u obađvan u poljašnje FPGA kolu. Reolucja gnala pocje je učetvootučena odgovaajućo obado opadajućh atućh vca A B gnala [C]. enutna pocja otoa je dalje u vdu 2-btne dgtalne eč penošena SPI ejk potokolo bne 2MH ka DSP. Kontolo SPI clock gnala, tanfe jednog podatka o pocj otoa je nhonovan a početko PWM peode. Meena bna obtanja otoa je ačunata veenk nkeentanje odbaka pocje =, u odgovaajuće fltanje. Košćen fxed pont DSP je 6 btn, ve velčne u defnane obađvane pe unt, u elatvn jedncaa. Za odabanu vednot otpončkh davača.6ω akaln eljv opeg tuja gana nvetoa no ±8.33A. Ovaj opeg tuja je A/D konvejo odgovaajuć poeanje podataka peneen u nuečk foat.5, a opego ±. Slčno, napon jednoenog kola, a eljv opego do 47 V, peneen je u nuečk opeg.5, a ganco od do. U kladu a ov opea defnane u bane velčne odela kao paaet košćen u dalj jednačnaa: = R R, = R / R, l = L / L, l = L / L, l = L / L, l L / L / b b b b b σ = σ b Bane velčne elatvn nonaln paaet odela u date u plogu, tabela 2. MRAS obeve bne je ealovan a otok fluko kao poenjvo tanja. Rotok fluk e pocenjuje pogak na dva načna, naponk tujn odelo. U naponko odela e pvo ačuna noalovan vekto tatokog fluka: u u = b b v, = v Dketacja većne jednačna u poceou je všena jednotavno Eule foulo tako da e a naponk odel tatokog fluka dobja: u b u = Konačno, dketne jednačne koje DSP poačunava u vakoj PWM peod glae: u u k = k k = u u cn b v, = v b k b c v k k v k k cn an 9.8. P ačunu ndukovane elektootone le u naotaja tatoa BEMF kao a a paaeta tatoke otponot košćene u dgtalne eč dužne 6 bta. Za pocenu koponent tatokog fluka, uled elatvno ale PWM peode alog koaka ntegacje, košćena je 32-btna atetka velčne u čuvane kao 32 btne eč. Dodatn ačun a pocenu aog vektoa otokog fluka gla: u L [ ] k l k, k = [ k l k ]. L u u u k = σ σ 9.9. L L 98

4 9. Ekpeentaln eultat U 9.9 je košćena kogovana vednot vektoa tuje tatoa. Ov je odžana dentčna dnaka alh gnala a učetanot blke gančnoj učetanot košćenh flltea. Koekcja vektoa tuje tatoa, =, je všena na onovu 9.. k k k k k k k k = = 9.. Na lc 9.3 pkaan je blok djaga naponkog etatoa vektoa otokog fluka. l σ b ψ k k u k ψ k l /l Sl Naponk odel fluka otoa Pocena koponent otokog fluka na onovu tujnog odela všena je na onovu ledećh noalovanh jednačna:., l l = = 9.. Penjene dketne jednačne date u u 9.2 dok u košćen paaet dat u plogu. k k k l k k k k k l k k = = Τ Τ Τ Τ 9.2. Na lc 9.4 dat je blok djaga ealovanog tujnog etatoa vektoa otokog fluka. ψ k k - / k - - l -/ Sl Stujn odel fluka otoa

5 9. Ekpeentaln eultat Geška MRAS obevea bne je ačunata ledećo jednačno: v v ε k = Ψ k Ψ k Ψ k Ψ k Sa egulato u klopu MRAS obevea bne je popoconalno-ntegalnog PI tpa, a paaeta podešen [G] a popun opeg od 2 H. Pototp košćen a ekpeentalnu analu ošljen je tako da e jednotavn podešavanje pogake konfguacje ože odabat ad pogona a davače l pogona be davača položaja na vatlu peed enole. U lučaju opcje ada pogona a davače bne, nfoacja o položaju otoa e dektno peua a enkodea, dok e bna ačuna na onovu poene položaja u toku veenkog ntevala tajanja 5. U lučaju peed enole opcje a pocenu bne e kot MRAS obeve, dok e položaj ačuna ntegacjo te peno jednotavne Eule etode. U oba lučaja pogon adžava IFOC tuktuu u kojoj e potebna učetanot klanja položaj otokog fluka poačunavaju na onovu: d k =, * d k * d k q k k k =, θ k k k, * k = θ k k k θ dq k = θ k θ k. d k 9.4. Položaj otoa θ, je ačunat u avnot od odabane konfguacje pogona. Paaeta popoconalan ecpočnoj vednot veenke kontante otoa / *, košćen je u 9.4 a ačun θ k d k. aj t paaeta je košćen p adu tujnog odela otokog fluka 9.2. Incjaln paaet otoa košćen u odela u pocenjen na onovu teta panog hoda teta opteećenja. Dodatna potvda je všena na onovu ekpeenata načnjenh na otou a akočen otoo. U toku ada pogona, potojala je ogućnot koekcje paaeta tatoke otponot na onovu poeđenja apltuda naponkog tujnog odela otokog fluka. Ekpeentaln eultat koj lede, ložen u u vdu naka talanh oblka nljenh u toku pelanh pocea l toko taconanog ada pogona. Sv gnal koj u pkaan peneen u ejko veo od DSP poceoa ka peonalno ačunau u toku všenja odgovaajućh ekpeenata. Na lkaa upoedno u pkaan ad pogona a be nfoacje a davača pocje na vatlu. Zadate u alčte efeentne bne poatan je odv oba pogona. Sa leve tane u date lke koje pkauju ad pogona a davače pocje. U ovo pogonu pocja otoa je dobjena dektno a davača, dok e bna otoa na onovu nje pocenjuje. Sa dene tane u pkaan eultat ada enole pogona koj ne kot nfoacju a davača pocje na vatlu. U ovo pogonu bna otoa je pocenjena poeno MRAS obevea bne. Na lc 9.5 u pkaan upoedn ekpeentaln eultat a neopteećen pogon, dok je na lc 9.6 pkaan ad oba pogona pod nonaln opteećenje. Refeentna bna je enjana na t načn toko oba ekpeenta.

6 9. Ekpeentaln eultat ef,, [p] el [p.u.] ψ q [p.u.] ef,, el [p.u.] ψ q [p.u.] [p] t [] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Refeentna, otvaena pocenjena bna gonje lke, otvaen el. oenat lke u edn q koponenta fluka otoa donje lke a alčte bne neopteećen pogon. t [] ef,, el [p.u.] ψ q [p.u.] [p] ef,, el [p.u.] ψ q [p.u.] [p] t [] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Refeentna, otvaena pocenjena bna gonje lke, otvaen el. oenat lke u edn q koponenta fluka otoa donje lke a alčte bne opteećen pogon. Jedna alka u eultata ada pogona a be davača pocje je u talano oblku otvaenog elektoagnetnog oenta toko pelanog pocea. Ovo je blo očekvano uled alčto podešenh popunh opega egulatoa bne. Otal gnal u pogonu u upoedv. Ovo je dektna poledca čnjence da je u oba lučaja košćen tačan et paaetaa otoa, kao da u ve efeentne bne elatvno velke. Na ledeće dve lke ptan je ad pogona a be davača pocje p elatvno poo eveu bne. Slke ukauju na poble p adu enole pogona na bnaa blk nul. Poble potoj u lučaju tačnog eta paaetaa otoa košćen p pkaano ekpeentu uled neavšene ntegacje u efeentno odelu. Sa lka e uočava geška u fluku q oe, kao uanjenje tatčkog pojačanja oenta, oba u lučaju enole pogona p bnaa blk nul. t []

7 9. Ekpeentaln eultat 2 5-5, [p] 5-5, [p]. -. el, el* [p.u.] el, el* [p.u.] t [] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Otvaena pocenjena bna gonje lke, otvaen adat elektoagnetn oenat donje lke p eveu bne neopteećen pogon. ψ d [p.u.] ψ d [p.u.] t [] ψ q [p.u.] ψ q [p.u.] t[] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Koponente fluka otoa u dq gonje lke teu oa donje lke p eveu bne neopteećen pogon. Sledeća gupa ekpeenata a clj a potvdu oetljvot ada pogona a be davača pocje na vatlu na gešku u paaetu veenke kontante otoa poglavlja Ova oetljvot je pvo analana a pogon u oentno ežu ada. Bna otoa je odžavana elatvno kontantno nteno povatno pego u dnaoetu. Zadata je nonalna vednot tuje d oe dok je tuja q oe enjana od do 2.5I qn a koako.5i qn. Sve lke koje lede pkauju 6 eultata odabane velčne a I qo dato kao paaeta. Sa leve tane u date lke koje pkauju ad pogona a davače položaja. Sa dene tane pkaan je eultat ada pogona be davača položaja a MRAS obeveo bne. Anala oetljvot pkaanh velčna je všena poeno u DSP košćenog paaeta veenke kontante otoa u toku všenja ekpeenta. Reultat u pkaan a vednot ovog paaeta * / = [ ]. Svak pkaan ekpeent u ve oetljvot pogona na paaeta veenke kontante otoa počnje a ado pogona a paaeto * =.6, u dalje uvećanje tog a % nonalne vednot, u veenk ntevala dužne 5 ekund. t[] 2

8 9. Ekpeentaln eultat 3 ψ d [p.u.] ψ d [p.u.] ψ q [p.u.] ψ q [p.u.] t [] t [] 85 a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Koponente fluka otoa p alčt vednota *, kontola oenta. el / el* [p.u.]. el / el* [p.u.] [p] 5 95 [p] 9 [p] t[] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl. 9.. Statčko pojačanje oenta gonje lke, otvaena bna otoa pocenjena bna otoa ao a b p alčt vednota *, kontola oenta. Pkaan ekpeentaln eultat potpuno e lažu a eultata analtčke anale ačunakh ulacja. U lučaju pogona a davače, koj kot tačnu nfoacju o pocj otoa al poačunava klanje na onovu *, dola do načajne geške u obe koponente otokog fluka. Ova geška potaje načajnja a uvećanje geške *, kao a povećanje opteećenja pogona. Dalje, vea eđu otvaenog oenta tuje q oe nje vše kontantna, uled poene tatčkog pojačanja oenta a geško *. Bna otoa je toko ekpeenata egulana poo povatno pego u dnaoetu, ogu e uočt nagle poene te p vakoj poen *. Ovo je dektna poledca naglh poena u otvaeno elektoagnetno oentu. * Pogon be davača pocje e po ptanju oetljvot na gešku ponaša potpuno alčto pogonu a enoo. U ovo pogonu e ne javlja geška otokog fluka, nt e enja tatčko pojačanje oenta. U enole pogonu ojentacja polja otaje tačna a blo koju vednot paaeta * tako da je ovaj pogon u oentno ežu ada potpuno obutan na gešku u *. Jedna poledca geške paaeta je geška u pocenjenoj bn, koja je pkaana na lkaa al e ne kot u oentno ežu ada pogona. Na ledeće dve lke pkaan u ekpeentaln eultat p adu pogona a atvoeno povatno pego po bn. Za atvaanje ove povatne pege pogon a t[] 3

9 9. Ekpeentaln eultat 4 davače kot uvek elatvno tačnu nfoacju a davača, dok pogon be davača položaja kot pocenjenu bnu na lau MRAS obevea bne. Moenat opteećenja na vatlu je košćen kao paaeta no elo p.u.= [ ]. ψ d [p.u.] ψ d [p.u.] ψ q [p.u.] ψ q [p.u.] t[] t[] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl. 9.. Koponente fluka otoa p alčt vednota *, kontola bne. el / el* [p.u.]. el / el* [p.u.].5.9 [p] [p] [p] t[] a pogon a davače pocje b pogon be davača pocje Sl Statčko pojačanje oenta gonje lke, otvaena bna otoa pocenjena bna otoa ao a b p alčt vednota *, kontola bne. Za pogon a davače položaja e dalje pećuje načajna oetljvot koponent otokog fluka pojačanja oenta na gešku *. Pogon be davača je po to ptanju potpuno obutan, al u ežu egulacje bne pav načajnu gešku u otvaenoj bn otoa. Ovo geška nataje uled geške u ačunu učetanot klanja koja potaje načajnja a veće geške paaeta * kao p povećanju opteećenja pogona. Pkaan eultat pokauju da e ad pogona a be davača na vatlu na dugačj načn enja a geško u *. Ono što jete ajednčko je da u oba lučaja geška dovod do odtupanja od dealnh kaaktetka pogona. Da b e ovaj efekat uanjo neophodno je ugadt ehana a pocenu paaeta *. U natavku ovog poglavlja pute paktčnh ekpeenata analane u dve etode a pocenu a t a poboljšanje ada oba tpa pogona. t[] 4