WPŁYW RODZAJU WYMUSZENIA NA WYBÓR STRUKTURY STEROWANIA WEKTOROWEGO

Transkrypt

1 Zezt Poblemowe azn Elektczne N 75/ Wojciech G. Zielińi Joanna ichałowa Politechnika Lubela Lublin WPŁYW RODZAJ WYSZENA NA WYBÓR STRKTRY STEROWANA WEKTOROWEGO SELECTON OF A VECTOR CONTROL STRCTRE DEPENDNG ON THE KND OF AN NPT SGNAL Abtact: Vecto contol of inuction moto toue an pee iel ve goo tatic an namic popetie. Stem that appl uch contol become a tana olution that i wiel ue even fo ive of high euiement. When vecto contol i applie aie with amplitue an feuencie phae of otational vecto of moto cuent an flux linkage ae etemine. Coect oientation of the vecto can be maintaine ue to the contol tem both in tea an tanient tate. n the pape fiel-oiente vecto contol i icue an kin of input ignal fo that tpe of contol ae etemine. Kin of an input ignal i impotant fo the moto opeation a it namic popetie get eentiall change then. Paticula attention ha been pai to voltage an cuent ignal an contol poibilitie have been etemine fo each of them. Aitionall attention ha been pai to the election of contol oientation with epect to the vecto of magnetic fiel in the moto. 1. Wtęp Steowanie wektoowe momentem i pękością ilnika inukcjnego aje bazo obe właności tatczne i namiczne. kła z wkoztaniem tego teowania tają ię tanaem zeoko toowanm nawet w najbaziej opowiezialnch napęach. Z powozeniem umiezcza ię je w uzązeniach źwigowch nawijakach walcakach wtłaczakach pompach tłokowch i innch uzązeniach pzemłowch a nawet w ewonapęach. Rozwój techniki mikopoceoowej umożliwił opacowanie nowch meto teowania ównież z użciem obewatoów. Obecnie aje ię zaobewować ozwój napęów bezczujnikowch tanowiącch kompomi pomięz teowaniem alanm i wektoowm. W najbliżzej pzzłości bęą ważane pojekt napęów zintegowanch zawieającch ilnik i pzemiennik czętotliwości w jenej obuowie oaz pozwalające na pełną komunikację z użtkownikiem. Pz teowaniu wektoowm opócz amplitu i czętotliwości okeślane ą ównież faz wektoów pzetzennch napięć pąów i tumieni ojazonch ilnika. Popawna oientacja tch wektoów jet utzmwana zięki ukłaowi teującemu zaówno w tanach utalonch jak i pzejściowch. Poobnie jak w teowaniu alanm wtępuje tu gupa meto teowania pz tabilizacji tumienia oaz związanch ze tabilizacją poślizgu winika. W atkule omówiono teowanie wektoowe polowo- zoientowane oaz teowanie w zależności o wmuzenia (napięciowe i pąowe). Pz teowaniu ilnikiem należ bać po uwagę ozaj wmuzenia pz jakim bęzie pacował gż jego właności namiczne ulegają wówcza itotnm zmianom. Zwócono zczególną uwagę na wmuzenie napięciowe oaz pąowe i okeślono możliwości teowania la każego z nich. Ponato zwócono uwagę na wbó oientacji teowania wzglęem wektoa pola magnetcznego ilnika gż wpłwa to nie tlko na tuktuę lecz ównież na topień pzężenia toów teowania. 2. ea teowania wektoowego Steowanie wektoowe chaaktezuje ię tm że na potawie zależności obowiązującch la tanów nieutalonch natawiane ą nie tlko amplitu i pękości kątowe czli czętotliwości ale ównież faz wektoów pzetzennch napięć pąów i tumieni ojazonch. kła teowania wpłwa więc na wzajemne położenie wektoów zapewniając im pawiłową oientację zaówno w tanach utalonch jak i pzejściowch [6]. Stoowane ą wie potawowe tategie teowania wektoowego: - teowanie polowo - zoientowane (ang. Fiel Oiente Contol FOC) - bezpośenia egulacja momentu (ang. Diect Toue Contol DTC).

2 42 Zezt Poblemowe azn Elektczne N 75/2006 Na chemacie zamiezczonm na. 1 pzetawiono ieę napęu zawieającego inukcjn ilnik klatkow (AC). 3 faz AC z obwó tojana z z w obwó winika Regulato ukła logiczne i potownik Falownik = + pą twonika i pą wzbuzenia V1 V2 W1 W2 R.2. Schemat zatępcz anchonicznego ilnika klatkowego ( ) 2 1 R.1. Ogólna zaaa teowania ilnikiem klatkowm Na unku 2 pzetawiono upozczon chemat zatępcz ilnika klatkowego. Zgonie ze chematem zatępczm (. 2) obwo opowiezialne za wtwozenie tumienia magnetcznego i momentu obotowego czli obwo wzbuzenia i twonika nie ą oepaowane. oment obotow ilnika inukcjnego klatkowego okeśla zależność (1): T = K in() (1) x gzie: - pą winika - pą magneując in( ) - kąt zawat pomięz wektoami oaz K - wpółcznnik popocjonalności. Pą pobiean pzez ilnik jet umą wektoową pąu winika oaz pąu magneującego. Ponieważ w ilniku inukcjnm klatkowm wpowazone ą jenie uzwojenia tojana nie ma więc możliwości pomiau pąu winika. Na potawie unku 3 można opiać ukła toując teowanie oientacji wektoowej pola. Potokątn ukła wpółzęnch tj. ukła wpółzęnch polowch pokwa ię z wektoem tumienia ojazonego winika Ψ (.3) i wiuje waz z tm wektoem. R.3. Wke wektoow ilnika klatkowego w ukłazie wpółzęnch polowch Pz teowaniu ilnikiem wkoztuje ię wie łaowe pąu tojana x oaz ważone w pzjętm ukłazie wpółzęnch. Amplitua ojazonego tumienia winika jet popocjonalna o łaowej x natomiat moment elektomagnetczn wtwozon pzez ilnik klatkow o łaowej. Pzez analogię o ilnika obcowzbunego pąu tałego łaowa opowiaa pąowi wzbuzenia a łaowa x pąowi twonika. Dlatego też we wpółzęnch polowch moment może bć teowan niezależnie o tumienia w poób opzężon. x

3 Zezt Poblemowe azn Elektczne N 75/ Steowanie pz wmuzeniu napięciowm Pz teowaniu ilnika inukcjnego pzez wmuzenie napięcia należ ozpatzć wa pzpaki. Pz wmuzeniu wektoa napięcia tojana u ilnik jet złożonm nieliniowm obiektem namicznm (.4.) ze pzężeniami ośnmi. u uβ β γ u u u γ u x x wiującch wpółbieżnie z wektoem tumienia winika pz teowaniu z wmuzenie wektoa napięcia tojana Ψ R.4. kła wpółzęnch ( ) u = u + ju (2) = u + ju β Ta nieliniowość nie pozwala na bezpośenie oziałwanie na namikę zmian momentu elektomagnetcznego. Jego kztałtowanie taje ię możliwe opieo po opzęgnięciu toów gnałowch wektoa tumienia winika i wektoa pąu tojana. Należ zatem okonać lineazacji moelu ilnika opianego zależnościami (3-6) o wiującego z Ψ ukłau wpółzęnch ( x ) w taki poób ab zmiennmi w ukłazie ównań óżniczkowch bł pą tojana i tumień winika. k = R = R k + t + t k + j x + jω k X ( Ω k Ω m ) k gzie: Ω m - pękość kątowa winika k - napięcia tojana i winika (3) R R - eztancja uzwojenia tojana i winika k - pą fazowe tojana i winika k - watość tumienia ojazonego z uzwojeniem fazowm tojana i tumienia ojazonego z klatką winika. Wekto pzetzenne tumieni tojana i winika mają potać: k = L = L k + L + L k (4) We wzoze (4) inukcjność tojana i winika oznacza ię jako L L natomiat L oznacza inukcjność główną ilnika. Wztkie paamet i wielkości zotał powazone na tonę tojana. oment elektomagnetczn pzjmuje wówcza potać (5): e 3 = pb m 2 ( ) (5) zuje ię więc ównania tumieni i pąów ważone w owolnm ukłazie wpółzęnch jako: = e = e jω kt jω k t (6) Taki moel jet wkoztwan pz teowaniu wektoowm ilnika inukcjnego zailanego ze źóła napięcia. W pzpaku wmuzenia amplitu napięcia tojana opzężenie toów teowania łaowmi pąu tojana nie jet możliwe. Z punktu teowania wektoowego ilnika anchonicznego metoa ta jet mało użteczna. 4. Steowanie pz wmuzeniu pąowm Pzez wmuzenie wektoa pąu tojana ozumie ię opeowanie jego łaowmi i x i któe ą ważone w wiującm z wektoem Ψ ukłazie wpółzęnch ( x ) jak na.5. Należ wówcza założć że [5]: - pękość kątowa wiowania ukłau wpół- x jet ówna pękości zęnch ( )

4 44 Zezt Poblemowe azn Elektczne N 75/2006 kątowej wiowania wektoa tumienia winika Ψ czli ω = ω k Ψ - kieunki wektoa tumienia winika Ψ oaz oi x ukłau wpółzęnch ą ze obą zgone (7). Ψ = Ψ = Ψ = Ψ (7) x Pz tego ozaju wmuzeniu moment elektomagnetczn jet w pełni teowan pz użciu łaowej i wektoa pąu tojana zaś pzebieg namiczn i watość utalona amplitu wektoa tumienia winika zależą jenie o łaowej pąu i x. Altenatwą jet teowanie pzez wmuzenie amplitu wektoa pąu tojana jenak ten poób nie pozwala na kontolę na łaową Ψ wektoa tumienia winika. i i β β γ i i i γ i x Ψ R.5. kła wpółzęnch ( ) x wiującch wpółbieżnie z wektoem tumienia winika pz teowaniu z wmuzeniem wektoa pąu tojana 5. Oientacja teowania wzglęem wektoa pola magnetcznego X x ą bazo pote. Nieomplikowana jet zatem ealizacja takiego zailania pz użciu falownika teowanego pąowo. Natomiat la tego amego falownika pz oientacji wzglęem wektoa tumienia tojana wmagana bęzie złożona autonomizacja. Wnika to ze złożoności ównań óżniczkowch któe ą ze obą ilnie pzężone. Owotna tuacja ma miejce pocza zailania ilnika ze źóła napięcia. Związanie ównań óżniczkowch obwou tojana w ukłazie Nie mniej itotn jet wbó oientacji teowania wzglęem wektoa pola magnetcznego ilnika. Wpłwa to nie tlko na amą tuktuę takiego teowania lecz także na topień pzężenia toów teowania. Dla źóła pąowego pz oientacji wzglęem tumienia winika Ψ ównania óżniczkowe obwou winika w ukłazie wpółzęnch ( ) x zoientowanm wzglęem wektoa tumienia winika jet bazo tune o opzęgnięcia. Jakkolwiek ość pota autonomizacja jet wmagana w pzpaku oientacji na wekto tumienia tojana. Decując ię na oientację wzglęem wektoa wpółzęnch ( ) Ψ teowanie momentem elektomagnetcznm ilnika inukcjnego jet w pełni opzężone. Skłaowa i x pąu tojana onoi ię tlko o tumienia winika a g watość tumienia winika jet tała wte uga łaowa i wpłwa tlko na moment. Jeżeli jenak bęzie to oientacja wzglęem wektoa tumienia tojana to wówcza oba to teowania za pomocą wmienionch łaowch ą pzężone nawet w pzpaku tałej watości tumienia. 6. Wnioi końcowe 1. Steowanie wektoowe polowo - zoientowane ilnika inukcjnego umożliwia w poób ozzieln utawienie pąu winika i pąu magneującego. 2. ożliwe jet więc opzężone teowanie momentu i tumienia zaówno w tanach utalonch jak i namicznch. 3. Oiąga ię wówcza woką namikę któa chaaktezuje ię zbką opowiezią na zmian watości obciążenia. 4. Rozaj wmuzenia zmienia możliwości teowania momentem elektomagnetcznm ilnika. W związku z tm właności namiczne ilnika także ą óżne pz czm ą zecowanie lepze pz wmuzeniu pąowm niż napięciowm. Wnika to z upozczenia jakiemu ulega tuktua moelu matematcznego ilnika inukcjnego.

5 Zezt Poblemowe azn Elektczne N 75/ Liteatua [1]. Hooecki A.: Secting electomechanical ive tem. PWN Polih Scientific Publihe Wazawa Elevie Amteam - Oxfo - New Yok - Toko [2]. Kaźmiekowi. Fabijańi P. Sulowi W.: Sewonapę tanztoow z ilnikiem z ilnikiem inukcjnm klatkowm la obotów pzemłowch i obabiaek. Pzeglą Elektotechniczn 1991 n [3]. Kaźmiekowi.: Poównanie meto teowania polowo-zoientowanej z metoą bezpośeniej egulacji momentu ilnika klatkowego. Pzeglą Elektotechniczn 1998 n [4]. ielczaek J.: Bezpośenie teowanie momentem natępna geneacja meto teowania ilnikiem. Pzeglą Elektotechniczn 1995 n [5]. Ołowa-Kowala T.: Bezczujnikowe ukła napęowe z ilnikami inukcjnmi. OWPW Wocław [6]. Tunia H. Kaźmiekowi.: Automatka napęu pzekztałtnikowego. PWN Wazawa 1987.