Transcript 04_DC RP.Rev1

Regulisani elektromotorni
pogoni sa mašinama
jednosmerne struje
Osnovne karakteristike
Načini realizacije (aktuatora)
Rad u 2 ili 4 kvadranta
Rad u proširenom opsegu brzina
Naponski izvor
naponski
upravljivi
izvor
uc
ua
M

mm
uc
Au
ua
1 / Ra ia
 1  pTa
e

me


f

1
pTm

Strujni izvor
strujni
upravljivi
izvor
uc
ia
ia
uc
Ai

f
me

M

mm

1
pTm

Poređenje statičkih
mehaničkih karakteristika
Naponski izvor
(naponsko napajanje)

mm2
Strujni izvor
(strujno napajanje)

mm1
m
mm2 mm1
m
Naponsko napajanje:
 sporiji odziv
 stabilnost
 nema kontrole nad strujom (prevazilazi se
regulatorom struje)
Strujno napajanje:
 brži odziv (!)
 stabilnost (?) - prevazilazi se regulatorom brzine
 neposredna kontrola nad strujom
Regulisani pogon sa regulatorom
brzine sa jednosmernim motorom
napajanim iz strujnog izvora
mm
 *
Reg. uc



Ai
ia

f
me


1
pTm

Praktična realizacija strujnog izvora
Naponski izvor + regulator struje
mm
ia*


Reg. uc
ia
Au
ua
Ke
1  p  Te
1 / Ra ia
  1  pT
a
e

me 

f

realni strujni izvor
Te  Ta Te
Ta 
Ta
Tm
1
pTm

Brzina promene brzine je značajno manja od brzine promene
struje indukta ia.
Pri promeni ia* ~ ia važi   0 i e  0
Ako uzmemo PI - regulator ia:
kompenzacija → Ti = Ta
Optimizacija po modulu
1  p  Ti
Ki
p  Ti
realni strujni izvor:
1
1

2
2
1  p  2  Te  p  2  Te 1  p  2  Te
0

ia*
ia t 
2  Te
t
0
Regulator brzine:
*

*
i
Reg. a


1
1  p  2  Te
ia

me
1
pTm

f
1  p  T
F  p   K 
p  T
K  1  p  T   f
K  1  p  T 
F0  p   2
 2
p  T  Tm  1  p  2  Te  p  T  Tm  1  p  2  Te 
K  K  f
F0 ( p)
Fw  p  
1  F0 ( p)
Funkcija spregnutog prenosa brzinske petlje
K  1  p  T 
Fw  p   2
p  T  Tm  1  p  2  Te   K  1  p  T 
K  1  p  T 
Fw  p   3
p  T  Tm  2  Te  p 2  T  Tm  p  T  K  K
a2
a3
a1
Primenom optimizacije: a12   a   a0  a2
a0
a22   a   a1  a3
1 Tm
T  a  2  Te ; K  
a 2  Te
2
gde je a=2+1
 - željeni relativni faktor prigušenja zatvorene brzinske
petlje.
Sledi da je:
Tm
K 

 f a  2  Te
1
Regulisani elektromotorni pogon
sa motorom jednosmerne struje osnovna struktura
Zadavanje
željenog
položaja
Prilagođenje
reference
(soft-start)
ua
*
+
-
*
Reg.
pol.
+
ia*
Reg.
- brzine

+
-
ia
Reg.
pob.
Reg.
struje
Aktuator
M
DB
DP
Regulisani elektromotorni pogon sa
motorom jednosmerne struje
bez regulacije položaja
Zadavanje
željene
brzine
 **
Prilagođenje
reference
(soft-start)
ua
*
+
ia*
Reg.
- brzine

+
-
ia
Reg.
pob.
Reg.
struje
Aktuator
M
DB
Realizacija bloka za prilagođenje reference
Integrator u
kontinualnom
vremenskom
domenu
Limit = ±0,5
Cf
R0
-
uin
+
RM
GND
Invertuje signal
uout
Realizacija bloka za prilagođenje reference
Integrator u
diskretnom
vremenskom
domenu
Realizacija bloka za prilagođenje reference
Uticaj
pojačanja
Realizacija bloka za prilagođenje reference
Uticaj
promene limita
na ubrzanje
Limit = ±0,75
Realizacija bloka za prilagođenje reference
Soft-start
+
filter
Limit = ±1,5
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
Ki
Tw
Kw
mm
=
=
=
=
=
Ta;
0.3516;
245.33e-3;
8.46;
PsiFn/2;
Vwref1
Vwref2
LIM_UC
LIM_IA
LIM_SS
=
=
=
=
=
0.5 * Kpw;
0.25 * Kpw;
1;
2 * Kpi;
0.5 * Kpw;
Regulator brzine
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
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.
Statička karakteristika regulisanog pogona
ω
nom
–mmax
   *   **
0
–nom
slabljenje
polja
mmax
me
KOMBINOVANO UPRAVLJANJE
(PROMENOM NAPONA INDUKTA I PREKO POBUDE)
N:
ua
f
fnom
ua
e ≈ const.

Aktuatori

Tiristorski ispravljači
(mosne sprege, mrežna komutacija)

Više-kvadratni rad

Generator jednosmerne struje (Vard Leonard)

Čoperi
Uprošćeni blok dijagram
aktuatora
uc
Uprošćena prenosna funkcija
aktuatora
Ua
Ka
 p 
Uc
1  p  Tak
ua
Tak = ?
zavisi od vrste aktuatora
Četvoro- kvadratni rad sa preklopnikom
Regulacija brzine za male brzine reversa!
Logičko kolo: - promena stanja prekidača samo kada je ia = 0
- položaj prekidača u funkciji od znaka ia*
Ld
Reg. brzine
* 
*
a
i

uc



Reg. struje
ia
ia*  0 Logičko
ia  0 kolo
6x
L1
L2
L3
M
DB
Četvoro-kvadratni rad sa dva anti-paralelna
mosta (razdeljeno upravljanje)
Ld
Reg. brzine
* 
Reg. struje
ia* 
6x
L1


ia

ia*  0  ia*  0
ia  0
uc
Logičko
kolo
6x
L2
L3
M
DB
Logičko kolo
“and”
ia*
&
&
buffer
Logičko kolo deluje na blokiranje impulsa mosta koji
ne treba da vodi.
ia
“and”
&
1=ON
1
1
&
1=ON
Pogoni sa razdeljenim upravljanjem mogu da ostvare bržu
promenu znaka struje nego pogoni sa preklopnikom.
DCS 800 struktura
SIMOREG struktura (energetski deo)
SIMOREG blok dijagram
DCS 800 Blok dijagram – regulacija struje
DCS 800 Blok dijagram – upravljanje momentom
DCS 800 Blok dijagram – regulacija brzine
Četvoro-kvadrantni rad sa kružnom strujom
i1
{
1L1
1L2
Lc
C1
1L3
Ld
M
ia
DB
{
2L1
2L2
2L3
C2

Lc
i2
Četvoro-kvadrantni rad sa kružnom strujom
(saglasno upravljanje)
Koristi se za ostvarivanje brzih reversa
(promene znaka) momenta.

1  2  180o
C1 – ISP.
C1 – ISP.
C2 – INV.
C2 – INV.
me
C1 – INV. C1 – INV.
C2 – ISP.
C2 – ISP.
Dijagram trenutnih vrednosti napona
UC1 (1 )  UC2 (2 )
uC1 (t )  uC2 (t )
kružna struja
samo za C1  C2  90  uC1 (t )  uC2 (t )
 C1   C2
uC1 (t )
 90o
C1  45o
C2  135o
C2  45o
C1  135o
t
uC2 (t )
uC1 (t )  uC2 (t )
t
Kontrola kružne struje
i1
i1
i1*

Reg. struje u
c1
6x

Lc
i1
1L1
1L2
C1
1L3
ia  i1  i2
Reg. brzine
 
ia*
*

Ld
Generator
reference
M

Reg. struje u
c2
i 
*
2

6x
DB
2L1
2L2
2L3

C2
i2
Lc
i2
i2
Generator referentnih struja i1* i i2*
ic – cirkulaciona (kružna) struja
Po vrednosti, kružna struja bi trebalo da bude minimalna, ali da se
tiristori odgovarajućeg mosta održavaju u provodnom stanju.
*
i2* i1
i2*
i1*
ia*  i1*  i2*
ic
ia*
Vard Leonardova grupa
zamajac
PM
G
M
g
Ref.
Reg
Vc
ia
A
if
DB

Vard Leonardova grupa
(blok dijagram)
karakteristika
magnećenja
Vc
A
uf
1
1  p Tf
if
Kak
1  p  Tak
 fg

g
if
pojačanje KO1
2  La
Ta 
2  Ra
eg
1/ Ra
1  p  Ta

ia
em


ia
T f  Ta  Tak
mm
me 

1
p  Tm

 fm

Vard Leonardova grupa
Regulator: PI + PID
Regulator
struje ia
Regulator
brzine 
 
*
PI


REG ia:
REG :
ia*
+
PID
-
1  p  T
K 
p  T
Ka
ia
T
n
 T f Td  Ta   F ( j )
 F ( j)
trećeg reda.
Vc
1  p  Tn 1  p  Td 
p  Tn 1  p  Tg 
drugog reda.
Vard Leonardova grupa
regulator (PI + PI + PI)
Regulator
brzine 


*


Regulator
struje ia
ia*
PI

PI

1  p  T
K
p  T
Ka
T
REG ia:
Tna  Ta   F ( j)
REG :
i *f
-

1  p  Tna 
Kf
p  Tna
 T f   F ( j ) drugog reda.
 F ( j)
PI

ia
REG if:
nf
Regulator
struje if
Vc
drugog reda.
trećeg reda.
if
1  p  Tnf
p  Tnf
Vard Leonardova grupa
Vard Leonardova grupa
Četvoro-kvadrantni čoper
udc
1
2
M
ia
4
DB

3
Struktura regulatora
*

Reg.

Δ
komparator
*
a
i



ia
udc
1
3
2
4
ua
Trenutne vrednosti
napona
i
struje motora
t
-udc

ia
ia*
t
Upravljanje motorom kod regulacije brzine u
proširenom opsegu brzina (sa slabljenjem polja)

ia*

*
ua

Reg.

mm
ia
Reg.
ia

AKT


1 / Ra
1  pTa

me


1
pTm
e
f

e
 f i f
enom



uf
Reg.
e
AKT
1
1  p Tf
if
MOTOR

Merenje elektromotorne sile nije moguće.
Izračunava se na osnovu merenja dostupnih veličina.
Prvi način: merenjem struje i napona indukta

ua
e

ia

Ra
d
dt
La
Drugi način: merenjem struje pobude i brzine
if

f

e
Blok dijagram sistema pri brzini
većoj od nominalne


*


ia*
Reg.

mm
ia

Reg.
ia
ua
AKT


1/ Ra
1  p  Ta
enom  const
Nelinearno
ia

me


1
pTm
