Transcript 13_Vektorsko.rev1

VEKTORSKI UPRAVLJAN
ASINHRONI MOTOR
me
is r
Osobine pogona sa vektorskim
upravljanjem
• Cilj (zadatak) je nezavisno upravljanje fluksom
i momentom asinhronog motora
• Pogon mora imati energetski pretvarač –
aktuator. U zavisnosti od tipa aktuatora, zavisi i
način realizacije upravljačkog sistema.
• Pogon mora imati regulaciju struje, zahteva se
promena učestanosti, amplitude i položaja
prostornog vektora struje.
Dinamički model asinhronog motora
Sinhrono rotirajući referentni sistem
rs  s
uqs  Rs  iqs  pqs  s ds
uds  Rs  ids  pds  s qs
  pqr
  (s  ) dr

0  Rr  iqr
  pdr
  (s  ) qr

0  Rr  idr

qs  Ls  iqs  M  iqr

ds  Ls  ids  M  idr
  Lr  iqr
  M  iqs
qr
  Lr  idr
  M  ids
dr
3
M
  ids  qr
 )
me   P   (iqs  dr
2
Lr
d
p
dt
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
 Ls  M  s
(6)
(7)
(8)
(9)
 Lr  M  r
Koordinatni sistem se postavi tako da
 0
u svakom trenutku važi: qr
uqs  Rs  iqs  pqs  s ds
uds  Rs  ids  pds  s qs
  0  r dr

0  Rr  iqr
  pdr
  0
0  Rr  idr
dt
0
(1)
(2)
(3)
 r  s  
(4)

qs  Ls  iqs  M  iqr
(5)

ds  Ls  ids  M  idr
(6)
  M  iqs
0  Lr  iqr
  Lr  idr
  M  ids
dr
 
pqr

dqr
(7)
(8)
3
M
3
M
  ids  0)   P   iqs  dr

me   P   (iqs  dr
2
Lr
2
Lr
(9)
Nominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni
sistem orijentisan tako da bude uds  0, uqs  1r.j.
  0, 728 r.j.
iqr
  0, 053 r.j.
idr
0.4
0.2
0
ir
q
us
0.2
0.4
iqs  0, 723 r.j.
0.6
r
0.8
1
1
0.8
0.6
0.4
0.2
is
s
0
d
0.2
0.4
0.6
0.8
  0, 064 r.j.
qr
qs  0, 05 r.j.
  0,889 r.j.
dr
ds  0,947 r.j.
ids  0, 691r.j.
1
Nominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni
  0, dr
  0,891r.j.
sistem orijentisan tako da bude qr
uqs  0,997 r.j.
0.4
  0, 73r.j.
iqr
 0
idr
0.2
0
uds  0, 072 r.j.
us
ir
q
0.2
0.4
iqs  0, 771r.j.
0.6
0.8
1
1
r
0.8 0.6 0.4 0.2
is
s
0
d
0.2
0.4
0.6
0.8
ids  0, 637 r.j.
1
qs  0,119 r.j.
ds  0,941r.j.
(3)
(8)
r  
 
idr

Rr  iqr

dr
  M  ids
dr
Lr
   Rr 
pdr
(8)(4)
(7)(3)
(7)
 
iqr
(4)
  Rr idr

pdr
  M  ids
dr
Lr
Lr M  r
Tr 

Rr
Rr
Lr
  dr
  M  ids
Tr  pdr
M  iqs
M
 
dr
 ids
1  Tr  p
Rr M  iqs 1 M  iqs
r 

 


Lr dr
Tr dr
Model pogona sa vektorskim upravljanjem
uqs  Rs  iqs  pqs  s ds
uds  Rs  ids  pds  s qs
M
 
dr
 ids
1  Tr  p
Rr M  iqs 1 M  iqs
r 

 


Lr dr
Tr dr
Ls  Lr  M 2
qs 
 iqs
Lr
Ls  Lr  M 2

ds 
 ids  dr
Lr
3 M

me  P  iqs  dr
2 Lr
rs  s    r
t
t
t
0
0
0
rs (t )   s (t )   (t )  r (t )    dt   r dt   s dt
Model pogona sa vektorskim upravljanjem
u ustaljenom stanju
uqs  Rs  iqs  s ds
uds  Rs  ids  s qs
1 iqs
r  
Tr ids
 M  ids
dr
Ls  Lr  M 2
qs 
 iqs
Lr
ds  Ls  ids
3
M2
me   P 
 iqs  ids
2
Lr
s    r
Vektorski upravljan asinhroni motor
ids Određuje fluks.
iqs Određuje moment.
• Uspostavljanje fluksa u motoru ostvaruje
uspostavljanjem struje u statorskim
namotajima (ids).
• Komanda momenta (iqs) se ne dozvoljava u
toku procesa pobuđivanja.
Promena opterećenja kod vektorski regulisanog
asinhronog motora (s=const.)
2
Rasterećenje: 1
1
Opterećenje: 2
iqs1  0, 771r.j., ids1  0, 637 r.j.
iqs 2  0,193r.j., ids 2  0, 637 r.j.
0.4
0.2
1
2
1
0
2
0.2
 2  0, dr
 2  0,891r.j.
qr
qs1  0,119 r.j., ds1  0,941r.j.
0.4
qs 2  0, 03r.j., ds 2  0,941r.j.
0.6
2
0.8
1
1
q
 1  0, dr
 1  0,891r.j.
qr
0.8 0.6 0.4 0.2
02
d
1
0.2
uqs1  0,997 r.j., uds1  0, 072 r.j.
uqs 2  0,995 r.j., uds 2  0, 017 r.j.
1
0.4
0.6
0.8
1
 1  0, 730 r.j. idr
 1  0 r.j.
iqr
 2  0,182 r.j. iqr
 2  0 r.j.
iqr
Načini realizacije vektorskog upravljanja
Indirektno vektorsko upravljanje
•Na osnovu zadatih struja
izračunava se rotorska učestanost
(r)
•Zbir rotorske učestanosti i brzine
se koristi kao brzina referentnog
sistema, a ugao sistema se dobija
integracijom brzine referentnog
sistema.
•Varijanta sa integracijom
učestanosti rotorskih struja je
bolje prilagođena realizacijama
sa enkoderom.
Direktno vektorsko upravljanje
• Ugao referentnog sistema se
određuje iz proračuna
flukseva (na bazi merenja
struja, podataka o naponu i
brzini).
• Može se realizovati i bez
podatka o uglu (brzini)
vratila motora.
Indirektno vektorsko upravljanje
sa strujno regulisanim IŠM invertorom
CRPWM
*
iqs
*
iqs
q, d
ia* , ib* , ic*
*
ids
*
ids
(ia , ib , ic )
a, b, c
1 Tr

r

r

 rs
M
E


1
1  Tr  p
E – Enkoder, davač pozicije vratila motora
CRPWM
Current Regulated Pulse Width Modulated inverter
Principijelna blok šema strujno regulisanog
IŠM invertora
DC +
 kom paratori
*
i as
i as
+
u
as
*
i bs
i bs
+
u
bs
*
i cs
i cs
+
u
cs
-
DC -
Prikaz rada histerezisnog regulatora struje
1
10
u
is
as
0.5
as
i*
[r.j.]
8
i
[r.j.]
as
0
6
-0.5
4
u
-1
2
as
-1.5
-2
0
vrem e[r.j.]
0
1
2
3
-2
Indirektno vektorsko upravljanje
sa IŠM invertorom i regulacijom struje u sinhrono
rotirajućem koordinatnom sistemu
*
uqs
Reg.q
q, d
*
uabcs
iqs
*
ids
Reg.d
*
uds
S6
E
ias , ibs , ics
a, b, c
1
1  Tr  p
M
 rs
q, d

S1
a, b, c
ids
1 Tr
IŠM (PWM)
*
iqs
r

r
 rs

Direktno vektorsko upravljanje
sa IŠM invertorom i regulacijom struje u sinhrono
rotirajućem koordinatnom sistemu
*
uqs
Reg.q
q, d
*
uabcs
iqs
*
ids
Reg.d
*
uds
IŠM (PWM)
*
iqs
S1
M
S6
udc
a, b, c
ids
 rs
 rs

rq

rd
ids Estimacija
iqs
S1  S6
u s  , 
u s
a, b, c
r
i s  , 
i s
a, b, c


udc
uas , ubs , ucs
ias , ibs , ics
E
Struktura bloka estimacije u direktnom vektorskom
upravljanju (naponski estimator flukseva)
t
 s    u s  Rs  i s  dt
0
t
 s    u s  Rs  i s  dt
0
cos  s 
sin  s  
Lr
Lr  Lr  M 2
 r    s 
 i s
M
M
Lr
Lr  Lr  M 2
 r    s 
 i s
M
M
 r
 r 
2

  r

2
  r
 r 
2

   r

2
Struktura bloka estimacije u direktnom vektorskom
upravljanju (strujni estimator flukseva)
t
 Rr

 r      M  i s   r    r    dt
L

0 r
t
 Rr

 r     M  i s   r   r    dt
L

0 r

cos  s 
sin  s  

 r
 r 
2

  r

2
  r
 r 
2

   r

2
Prikaz rada pogona sa asinhronim motorom sa
indirektnim vektorskim upravljanjem
• Regulatori struje su u sinhronom referentnom
sistemu, PI tipa, u kontinualnom domenu
• Korišćeni su idealni naponski izvori za
napajanje motora
• d- komponenta struje je konstantna
• q- komponenta struje se skokovito menja u
vremenu
• Rezultati su dobijeni simulacijom
Simulacioni blok dijagram
d- i q- komponente struje statora
(-zadata i -ostvarena)
Fazne struje, brzina i moment motora
Učestanost u rotoru, fluks rotora
(iz upravljačkog sistema)
Fazne struje, brzina i moment motora
(uveličan detalj promene q- komponente struje)
Fazne struje, brzina i moment motora
(uveličan detalj promene q- komponente struje)