PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 26/07. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL MAREK ADAMOWICZ, Gdynia, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOITA POSKA (2) OPIS PATENTOWY (9) P () (3) B (2) Nume głosen: () Int.Cl. H02P 2/3 (2006.0) G06F 7/3 (2006.0) Uąd Ptentow Recpospoltej Polskej (22) Dt głosen: () Sposób own mennch stnu mennch wejścowch slnk nchoncnego pencon do ukłdów npędowch lownkem npęc slnkem kltkowm ltem snusodlnm (3) Zgłosene ogłosono: BUP 26/07 () O udelenu ptentu ogłosono: WUP 02/2 (73) Upwnon ptentu: POITECHNIKA GDAŃSKA Gdńsk P (72) Twóc() wnlku: JAROSŁAW GUZIŃSKI Gdńsk P MAREK ADAMOWICZ Gdn P (7) Pełnomocnk: ec. pt. Cesłw Popłwsk P B

2 2 P B Ops wnlku Pedmotem wnlku jest sposób own mennch stnu mennch wejścowch slnk nchoncnego pencon do ukłdów npędowch lownkem npęc slnkem kltkowm ltem snusodlnm. Znjduje on stosowne w ukłdch egulcj npędów elektcnch slnkm nchoncnm slnm lownk npęc w któch dodtkowo dl popw kstłtu pądów npęć sljącch slnk nchoncn stosowno n wjścu lownk lt snusodln włsc w ukłdch npędowch o mennej pędkośc obotowej w któch wmgn jest egulcj pędkośc obotowej be użc cujnk pędkośc obotowej. Zslne slnków nchoncnch pomocą lownk modulcją seokośc mpulsów npęc wjścowego dje możlwość płnnej egulcj pędkośc obotowej momentu n wle o stumen w scelne slnk nchoncnego pope stosowne odpowednego ukłdu steown. Scególne dobe włścwośc npędu możn osągnąć stosując lownk npęc steowne wektoowo p jednocesnm stosownu do egulcj slnk nchoncnego nnch teo utomtk metod polowo oentownch lub metod nelnowego steown. Obok lcnch kośc dl ukłdu npędowego płnącch stosown lownk npęc modulcj seokośc mpulsów npęc wjścowego wstępując w lownkch npęc jest powodem seegu nekostnch oddłwń n element slnk. Npęce geneowne n wjścu lownk npęc skłd sę cągu mpulsów o mpltude pekcjącej nmonowe npęce slnk nchoncnego. Wsokonpęcowe mpul wtwne pope kolejne łącen kombncj tnstoów lownk są powodem sbsego sten olcj slnk pepłwu pądów łożskowch nscącch łożsk o nekostnch jwsk elektomgnetcnch. W ukłdch npędowch w któch stosuje sę lownk npęc wskne jest welmnowne pebegów npęć n cskch slnk dużch stomośc nstn npęc. W tm celu pomęd csk lownk csk slnk włąc sę lt snusodln. Kostnm jest b lt snusodln w kżdej e weł jedną głąź podłużną wejąc ndukcjność estncję o jedną głąź popecną wejącą pojemność włąconą w obwód głęą podłużną cl od ston slnk. Znn jest publkcj: Kemńsk Z. Guńsk J.: Output lte o voltge souce nvete supplng nducton moto Poceedngs o the Int. Con. Powe Conveson Intellgent Moton PCIM'0 Nunbeg Gemn 200 ukłd ltu wjścowego lownk o stuktue blżonej do opsnej powżej. Zstosowne tkego ltu pewn welmnowne skodlwch jwsk oddłwującch n slnk nchoncn. Zblżone do snusodlnch pebeg npęć pądów n wjścu ltu snusodlnego pewnją ówneż mnmlcję nekostnch jwsk elektomgnetcnch. Płnn egulcj pędkośc obotowej momentu o stumen w scelne slnk nchoncnego wmg njomośc ktulnch wtośc mennch stnu slnk nchoncnego któe odpowdją mennm wektoowego modelu slnk to nc pędkośc obotowej o skłdowch wektoów pądu stojn stumen wnk. Pojęce mennch wektoowch onc że tójowe welkośc cne opsujące slnk nchoncn mogą godne teoą msn elektcnch bć pedstwone w postc wektoów w postokątnm ukłde współędnch wującm dowoln pędkoścą. Do opsu pomocą modelu wektoowego kostne jest pjmowne neuchomego ukłdu współędnch. W tkm ppdku ne teb oblcć kąt ktulnego położen ukłdu współędnch w któm dokonwne są pom npęc pądu. Wując ukłd współędnch pjmown jest w ppdku metod polowo oentownch steown slnkm nchoncnm. Oblcne kąt położen ukłdu współędnch jest cęsto źódłem błędów w ukłdch egulcj slnków nchoncnch włsc w stnch pejścowch pc npędu. Pędkość obotową slnk nchoncnego możn meć pomocą cujnków pędkośc któe są jednk doge podtne n uskoden bądź też owć w ukłdch wnch obsewtom. Skłdowch wekto stumen wnk ne me sę lec ow w obsewtoch n podstwe pomeonch gnłów skłdowch wekto pądu stojn o wekto npęc stojn. Skłdowe wekto npęc stojn są mennm wejścowm slnk nchoncnego. Znn jest publkcj M Admowc J. Guńsk J. Kemńsk Z.: Obsewto pędkośc obotowej slnk ndukcjnego opt n uposconch ównnch dnmk modelu kłóceń". Pegląd Elektotechncn n 200 s sposób own pędkośc kątowej włu stumen wnk chkteując sę tm że n podstwe pomeonego gnłu modułu wekto pądu sto-

3 P B 3 jn I s o gnłu owoonego modułu wekto pądu stojn s ustl sę gnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń ω godne leżnoścm: dω = k 6 I s I s = S ω ω. gde: S - keunek obotów włu k 6 - współcnnk wmocnen. Pojęce wekto kłóceń jest pjęte do opsu slnk nchoncnego w sposób umown. Wekto kłóceń odpowd locnow wekto stumen wnk pędkośc obotowej. Pjęce do opsu slnk nchoncnego tk denownego wekto kłóceń jest kostne gdż powl n psne modelu stumen wnk o modelu pądu stojn slnk nchoncnego w postc lnowej. Sgnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń ω o óżncę pomęd pomeonm gnłm skłdowch wekto pądu stojn gnłm owoonch skłdowch wekto pądu stojn skłdowch wekto kłóceń I wkostuje sę do ustlen gnłów owoonch godne leżnoścm: d = ω + k k d = ω + k + k gde k k - współcnnk wmocneń. Dlej według powżsego sposobu gnł owoonch skłdowch wekto kłóceń wkostuje sę do ustlen gnłów owoonch skłdowch wekto stumen wnk o gnłu owoonej pędkośc obotowej slnk nchoncnego ntomst gnł owoonch skłdowch wekto pądu stojn ustl sę n podstwe owoonch gnłów skłdowch wekto kłóceń wekto stumen wnk tkże n podstwe pomeonch gnłów skłdowch wekto npęc stojn. Flownk npęc stosowne w npędch slnkm nchoncnm o egulownej pędkośc obotowej są wposżone w cujnk pądu wjścowego o cujnk npęc w obwode pośedncącm któe powlją n pośedn pom podstwowej hmoncnej npęc wjścowego użtecnej dl celów egulcj do own mennch stnu slnk nchoncnego. Włącene ltu snusodlnego w obwód sln slnk to nc pomęd csk wjścowe lownk csk stojn powoduje że npęce stojn jest óżne od npęc wjścowego lownk pąd stojn jest óżn od pądu wjścowego lownk. Dl celów elcj ukłdu egulcj slnk nchoncnego w npęde elektcnm dołąconm do lownk ltem snusodlnm konecn jest njomość ktulnch wtośc pądów npęć ltem snusodlnm któe są jednoceśne pądm npęcm stojn slnk nchoncnego. W nnch publkcj: M. Kojm K. Hbsh Y. Kwbt E.C. Ejogu nd T. Kwbt "Novel vecto contol stem usng dedbet contolled PWM nvete wth output C lte" n Con Rec. IEEE/IAS Annu. Meetng vol. 3 Pttsbugh PA Oct pp o R. Selg nd W. Koc: "Multloop Feedbck Contol Stteg n Sne-Wve Voltge Invete o n Adjustble Speed Cge Inducton Moto Dve Sstem " Poceedngs o the Int. Con. EPE G Aust Aug. 200 sposobch ukłdch egulcj slnk nchoncnego slnego lownk npęc dołąconm ltem wjścowm dl celów egulcj stosowno dodtkowe cujnk pomowe pądu bądź npęc. Tke owąn podwżsją kost ukłdu npędowego komplkują ukłd połąceń pewodowch obnżją jego newodność ponewż tnsmsj gnłów pomowch cujnków umesconch n wjścu ltu do ukłdu steown lownk może podlegć kłócenom.

4 P B Znn jest publkcj Euopen Ptent Aplcton EP638A Slomk J.: Speed sensoless contol method o n nducton moto tht s suppled b PWM nvete wth output C lte sposób egulcj slnk ndukcjnego slnego lownk npęc dołąconm ltem wjścowm tpu C o sposób own mennch stnu mennch wejścowch slnk ndukcjnego to nc skłdowch wekto pądu stojn skłdowch wekto stumen wnk pędkośc obotowej slnk ndukcjnego o skłdowch wekto npęc stojn. W sposobe wkostno włącne pom pądów npęć wjścowch lownk npęc któe są jednoceśne pądm npęcm wejścowm dołąconego ltu tpu C. Sposób powżs ne wmg stosown dodtkowch cujnków pomowch pądu npęc stojn slnk ndukcjnego n wjścu ltu C co jest newkle kostne e wględu n obnżene kostów ukłdu npędowego. Dl celów own skłdowch wekto pądu stojn skłdowch wekto npęc stojn skłdowch wekto stumen wnk o skłdowch wekto pądu wjścowego lownk stosown ostł obsewto pełnego ędu slnk ndukcjnego ltu wjścowego C ntomst do own pędkośc obotowej slnk ndukcjnego któ jest główną menną egulowną w ukłdch npędowch stosowno pwo dptcj. Poces dptcj pędkośc obotowej ω slnk ndukcjnego ope sę n wkostnu wmocnonej óżnc gnłów pomęd pomeonm gnłm skłdowch wekto pądu wjścowego lownk Ad Aq gnłm owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk Ad ω = K p Aq Aq Aq cos godne leżnoścą: ( φ) Ad sn( φ) K Aq cos( φ) Ad sn( φ ) Ad gde: K p K -oncją współcnnk wmocneń φ - pomocnc kąt o okeślonej wtośc w celu popw pc npędu p młch pędkoścch gd slnk pcuje w tbe egenecjnm. Oncen d q wskują że skłdowe wekto pądu wjścowego lownk okeślone są w postokątnm ukłde współędnch wującm pędkoścą kątową ówną pędkośc kątowej nchoncnej slnk ndukcjnego. Nedogodnoścą powżsego sposobu jest konecność oblcn kąt położen ukłdu współędnch p pome pądu wjścowego lownk ponewż w powżsm sposobe skłdowe d q wekto pądu wjścowego lownk optwne są w postokątnm ukłde współędnch wującm pędkoścą nchoncną. Inną nedogodnoścą jest skomplkown nejednoncn sposób ustln kąt φ menjącego keunk utów błędów own skłdowch pądu wjścowego lownk. Sposób own mennch stnu mennch wejścowch slnk nchoncnego pencon do ukłdów npędowch lownkem npęc slnkem kltkowm ltem snusodlnm polegjąc n pome gnłów skłdowch wekto npęc wjścowego lownk gnłów skłdowch wekto pądu wjścowego lownk p cm oncen wskują że skłdowe wekto okeślone są w postokątnm ukłde współędnch neuchomm wględem stojn slnk nchoncnego pąd wjścow lownk onc jednoceśne pąd wejścow ltu snusodlnego njdującego sę pomęd lownkem npęc slnkem nchoncnm npęce wjścowe lownk onc jednoceśne npęce wejścowe ltu snusodlnego njdującego sę pomęd lownkem npęc slnkem nchoncnm ustlnu gnłów owoonch skłdowch pądu wjścowego lownk poównnu ch wtośc wtoścm pomeonch gnłów skłdowch pądu wjścowego lownk pome gnłu odpowdjącego modułow wekto pądu wjścowego lownk ustlnu gnłu owoonego modułu wekto pądu wjścowego lownk poównnu jego wtośc wtoścą pomeonego gnłu modułu wekto pądu wjścowego lownk ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto npęc stojn slnk nchoncnego ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto pądu stojn ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto stumen wnk ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto kłóceń p cm wekto kłóceń odpowd locnow wekto stumen wnk pędkośc obotowej slnk nchoncnego ustlnu gnłu owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń ustlnu gnłu owoonej pędkośc obotowej slnk ndukcjnego pekstłcjąc gnł owoonch skłdowch wektoów stumen wnk kłóceń o ustlenu gnłu keunku obotów wnk chkteuje sę według wnlku tm że gnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń ustl sę pekstłcjąc w cłone own pulscj kłóceń óżncę gnłów pomęd pome- Aq Ad

5 P B onm gnłem modułu wekto pądu wjścowego lownk gnłem owoonego modułu wekto pądu wjścowego lownk gnł owoonch skłdowch wekto kłóceń ustl sę pekstłcjąc w cłone own kłóceń óżncę gnłów pomęd pomeonm gnłm skłdowch wekto pądu wjścowego lownk gnłm owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ustlnm w obsewtoe ltu snusodlnego. Wkostne sposobu według wnlku w ukłdch npędowch o egulownej pędkośc slnkm nchoncnm slnm lownk npęc dołąconm n wjścu ltem snusodlnm umożlw welmnowne dodtkowch cujnków ltem snusodlnm któe służłb do pomu pądu stojn npęc stojn. Powl to n mnejsene kostów ukłdu npędowego o podwżsene poomu newodnośc. Zstosowne sd ukłdu współędnch neuchomego wględem stojn ułtw pom skłdowch wekto pądu wjścowego lownk. Zstosowne obsewto kłóceń w któm skłdowe wekto kłóceń są owne n podstwe owoonch pomeonch skłdowch wekto pądu wjścowego powl n owne gnłu pędkośc obotowej slnk nchoncnego n podstwe jednoncnej leżnośc pomęd skłdowm wekto kłóceń skłdowm wekto stumen wnk. Pwo dptcj stosowne jest do own pędkośc kątowej wekto kłóceń któ ne jest menną egulowną w ukłde npędowm. Pedmot wnlku objśnon jest blżej w pkłde wkonn n sunku n któm pedstwon ostł schemtcne sposób postępown p ustlnu gnłów ownch skłdowch wekto pądu stojn wekto stumen wnk o pędkośc obotowej slnk nchoncnego któe są mennm stnu slnk nchoncnego tkże gnłów ownch skłdowch wekto npęc stojn któe są mennm wejścowm slnk nchoncnego o gnłów ownch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk. Sgnł owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ustlne w obsewtoe ltu snusodlnego OFS poddje sę pocesow petwoen w cłone own modułu wekto pądu OMI godne leżnoścą: I A = w wnku cego ustl sę gnł owoonej wtośc modułu wekto pądu wjścowego lownk IA. Sgnł wekto pądu wjścowego lownk IA odejmuje sę od pomeonego gnłu modułu wekto wjścowego I A cujnk pomowego modułu CPM tk ustln gnł uchbu o gnł owoonego keunku obotów S ustln w obsewtoe stnu OS petw sę w cłone own pulscj kłóceń OPZ godne leżnoścm: d ω = k6 IA I = Sω ω w wnku cego ustl sę gnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń Sgnł owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ω. ustlne w obsewtoe ltu snusodlnego OFS odejmuje sę w cłone oblcn uchbu pądu OUP od gnłów pomowch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk cujnk pomowego pądu CPI ustlne w wnku odejmown gnł uchbów own skłdowch wekto pądu wjścowego lownk o gnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń ω petw sę w cłone own kłóceń OZ godne leżnoścm:

6 6 P B d = ω + k k d = ω + k + k w wnku cego ustl sę gnł owoonch skłdowch wekto kłóceń. Sgnł uchbów own skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ustlne w cłone oblcn u uchbu pądu OUP o gnł owoonch skłdowch wekto kłóceń uskne cłonu own kłóceń OZ tkże gnł owoonch skłdowch wekto npęc stojn u ustlne w obsewtoe ltu snusodlnego OFS petw sę w obsewtoe stnu OS godne leżnoścm: dψ = ψ k3s ω ψ dψ = ψ k3s ω ψ d d = + 2ψ u + k + k 2 = + 2ψ 3 + u + k + k ω = S 2 2 ψ + ψ S = sgn ψ jeżel ψ > ψ sgn ψ jeżel ψ < ψ w wnku cego ustl sę gnł owoonch skłdowch wekto pądu stojn owoonch skłdowch wekto stumen wnk ψ obotowej slnk nchoncnego ω owoonego keunku obotów S. Sgnł owoonch skłdowch wekto pądu stojn ψ gnł o gnł owoonej pędkośc ustlne w obsewtoe stnu OS tkże gnł pomowe skłdowch wekto pądu wjścowego lownk cujnk pomowego pądu CPI o gnł pomowe skłdowch wekto npęc wjścowego

7 P B 7 lownk u u cujnk pomowego npęc CPU petw sę w obsewtoe ltu snusodlnego OFS godne leżnoścm: d u = C d u = C d R = + u u + k 7 k 8 d R = + u u + k 7 k w wnku cego ustl sę gnł owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk 8 o gnł owoonch skłdowch wekto npęc stojn k k 2 k 3 k k k 6 k 7 k 8 - współcnnk wmocnen gnłów współcnnk leżne od pmetów slnk. u u. P cm: 2 2 R s + R m = ws R w m 2 = σ m 3 = w σ = w σ R = m R = 6 w σ = s 2 m s R s R - estncje stojn wnk; s m - ndukcjnośc stojn wnk wjemn; - ndukcjność ltu snusodlnego; C R - pojemność estncj ltu snusodlnego. Zsteżene ptentowe Sposób own mennch stnu mennch wejścowch slnk nchoncnego pencon do ukłdów npędowch lownkem npęc slnkem kltkowm ltem snusodlnm polegjąc n pome gnłów skłdowch wekto npęc wjścowego lownk gnłów skłdowch wekto pądu wjścowego lownk p cm oncen wskują że skłdowe wekto okeślone są w postokątnm ukłde współędnch neuchomm wględem stojn slnk nchoncnego pąd wjścow lownk onc jednoceśne pąd wejścow ltu snusodlnego njdującego sę pomęd lownkem npęc slnkem nchoncnm npęce wjścowe lownk onc jednoceśne npęce wejścowe ltu snusodlnego njdującego sę pomęd lownkem npęc slnkem nchoncnm ustlnu gnłów owoonch skłdowch pądu wjścowego lownk poównnu ch wtośc wtoścm pomeonch gnłów skłdowch pądu wjścowego lownk pome gnłu odpowdjącego modułow wekto pądu wjścowego lownk ustlnu gnłu owoonego modułu wekto pądu wjścowego lownk poównnu jego wtośc wtoścą pomeonego gnłu modułu wekto pądu wjścowego lownk ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto npęc stojn slnk nchoncnego ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto pądu stojn ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto stumen wnk ustlnu gnłów owoonch skłdowch wekto kłóceń p cm wekto kłóceń odpowd locnow wekto stumen wnk pędkośc obotowej slnk nchoncnego ustlnu gnłu owoonej pędkośc kątowej wekto kłóceń ustlnu gnłu owoonej pędkośc obotowej slnk nchoncnego pekstłcjąc gnł owoonch skłdowch wektoów stumen wnk kłóceń o ustlenu gnłu keunku obotów wnk nmenn tm że

8 8 P B gnł owoonej pędkośc kątowej wown wekto kłóceń (ω ) ustl sę w cłone own pulscj kłóceń (OPZ) pekstłcjąc óżncę gnłów pomęd pomeonm gnłem modułu wekto pądu wjścowego lownk (I A ) gnłem owoonego modułu wekto pądu wjścowego lownk I A gnł owoonch skłdowch wekto kłóceń ustl sę pekstłcjąc w cłone own kłóceń (OZ) óżncę gnłów pomęd pomeonm gnłm skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ( ) gnłm owoonch skłdowch wekto pądu wjścowego lownk ustlnm w obsewtoe ltu snusodlnego (OFS). Rsunek Deptment Wdwnctw UP RP Cen 26 ł (w tm 23% VAT)