d J m m dt model maszyny prądu stałego

Transkrypt

1 model maszyny prądu stałego dit ut itr t Lt E u dt E c d J m m dt m e 0 m c i. O wartości wzbudzenia decyduje prąd wzbudzenia zmienną sterująca strumieniem jest i, 2. O wartości momentu decyduje prąd twornika to zmienną sterującą momentem jest it, 3. Wynika z tego struktura układu regulacji i e L R i t L di dt

2 Sterowanie maszyną asynchroniczną z regulacją niezależną momentu i strumienia, w zamkniętym układzie regulacji Zadanie: Zbudować układ umożliwiający: sterowanie prędkością silnika indukcyjnego w zamkniętym układzie regulacji, kontrolę procesów przejściowych (momentu, prądu) oraz niezależne sterowanie momentem i strumieniem silnika indukcyjnego, podobnie jak w maszynie prądu stałego. Ograniczenie: Jedno symetryczne uzwojenie trójazowe (a nie dwa uzwojenia jak w maszynie prądu stałego)

3 Pole wirujące może być przedstawione jak wektor wirujący w płaszczyźnie prostopadłej do osi maszyny

4 wektor wirujący może być określony w różnych układach współrzędnych np.: nieruchomym (składowe ia,ib) i wirującym z predkością x, (składowe ix,iy) Wzór deiniujący wektor wirujący w przestrzeni izycznej, wektor przestrzenny ia, ib, ic wartości wielkości i w azach a, b, c, np.: prądu, strumienia, napięcia 2 ( 2 a b c ) i i ai a i 3 a e 2 j 3 Operator obrotu o kąt 2/3, albo wektor jednostkowy obrócony o kąt 2/3

5 Transormacja: układ naturalny trójazowy abc składowe wektora ab0 I I I 2 AI 3 ab,,0 a, b, c i i i T ab 0 a b 0 i i i T abc a b c A Wzór określający składowe wektora w układzie ab0 na podstawie wielkości azowych abc. W układzie symetrycznym trójazowym składowa 0 jest zerowa

6 Transormacja: ab xy i i cos i x i i sin i y a a b sin b cos i i cos i a x i i sin i b x y y sin cos t ( x 0) dt 0 to - kąt pomiędzy układami współrzędnych, wartość zmienna w czasie i zależna od różnicy prędkości pomiędzy układami współrzędnych

7 STEROWANIE WEKTOROWE silnikiem asynchronicznym isd, isq to składowe wektora prądu stojana w układzie polowo zorientowanym, czyli rzuty wektora prądu stojana na kierunek wektora strumienia wirnika i ortogonalny, (lewoskrętny). Uwaga: wektor strumienia wiruje z prędkością yr i w stanie ustalonym wszystkie wektory (prądu, strumienia, napięcia) są względem tego wektora nieruchome, w stanach przejściowych zmienia się ich położenie względne i lokalnie są w ruchu względem siebie

8 Buduje się model maszyny w układzie polowo zorientowanym, czyli w układzie współrzędnych związanym z wektorem strumienia wirnika W tym szczególnym układzie współrzędnych obowiązują następujące zależności (część równań modelu maszyny) dy R L d L L rd r m y rd Rr isd r r isd - zmienna sterująca strumieniem m L m e sq rd Lr dr Lm isqy rd m d JL J r i y 0 isq - zmienna sterująca momentem Z równań wynika, że strumień maszyny zależy tylko od składowej isd prądu stojana a moment maszyny zależy tylko os składowej isq prądu stojana, czyli, że są to wielkości sterujące momentem i strumieniem maszyny.

9 Schemat strukturalny modelu maszyny w układzie polowo - zorientowanym i q i i d y r i q m e i d y r

10 Transormacje zmiennych w układzie wektorowego sterowania SA

11 Układ regulacji zbudowany w oparciu o pokazane zależności regulacja polowo zorientowana FOC (Field Oriented Control) * r r y r * i q * i q (-) (-) i * d u q u d dq ab u s a u s b Falownik (-) y r i d (-) dq q ab Model silnika Większość współczesnych układów napędowych ma taką lub podobną strukturę; sterowanie prędkością (momentem) i strumieniem polega na sterowaniu składowymi wektora prądu stojana w określonym wirującym układzie współrzędnych.

12 i s a y r a i d Moment Pr ę dko ś ć 0 Czas [ms] ROZRUCH W UKŁADZIE FOC i q 0 Najpierw generowany jest strumień składową id Początek rozruchu, składowa iq generuje moment

13 OBCIĄŻENIE MOMENTEM W UKŁADZIE FOC i s a - y r a i d - 0 i q - Moment -.0 Pr ędkość 0.99 Czas [ms] Dokładna regulacja prędkości z kontrola prądu

14 Charakterystyki statyczne sterowania wektorowego

15 Dynamika układu o sterowaniu wektorowym Moment, składowa isq prądu prędkość