SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA PODSTAWY TEORETYCZNE

Transkrypt

1 SILNIK INDUKCYJNY SEROWANY Z WEKOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA PODSAWY EOREYCZNE 1. Poawowe cele teowana wektoowego lnka ndukcyjnego klatkowego Cągła kontola wzajemnego położena zmennych wektoowych pzetzennych zwązanych z wytwozenem momentu elektomagnetycznego lnka, Odpzężene dynamczne mędzy egulacją momentu tumena (teowane dwutefowe, enegoozczędne), Pełne wykozytane dyponowanej dynamk lnka mocy pzemennka czętotlwośc, Nezawodność funkcjonowana układów napędowych. 2. odel matematyczny lnka ndukcyjnego Do opu tanów dynamcznych lnków klatkowych toowana jet powzechne metoda zepolonych wektoów pzetzennych. Stoując op wektoowy, gdze wektoy pzetzenne epezentowane ą w układze wpółzędnych K wujących z pędkoścą kątową ω K, ównana lnka ndukcyjnego klatkowego wyażone w jednotkach względnych można pzeawć natępująco [1] - [2]: u d = + N + jωk (2.1) d ( ωk ωm ) K K 0 = K + N + j (2.2) = + (2.3) K = + (2.4) K K d ω m = 1 ( m m ) o (2.5) gdze u,,,, oaz ą odpowedno wektoam pzetzennym napęca tojana, pądu tojana, pądu wnka, tumena kojazonego tojana wnka; ω m jet pędkoścą kątową wału; m moment elektomagnetyczny ozwjany pzez lnk, m o moment zewnętzny (obcążena);, oaz ą eaktancjam tojana, wnka magneująca okeślone dla czętotlwośc znamonowej f N =50 Hz; N = 1/(2πf N ); mechanczna tała czaowa. 3. Zaada teowana metodą oentacj wektoa pola (FOC) etoda oentacj wektoa pola umożlwa zblżene właścwośc lnka ndukcyjnego klatkowego do właścwośc mazyny pądu tałego. W lnku pądu tałego wekto 1

2 tumena magnetycznego wytwozonego pzez uzwojene wzbudzena wekto tumena twonka o keunku o jego uzwojena ą względem ebe zawze potopadłe. Są zatem twozone optymalne waunk ozwjana momentu obotowego e = Ψ e a. Aby w lnku ndukcyjnym oągnąć podobne elacje, należy egulować pąd lub napęce pzyłożone tak, by kładowe pądu były odpowedno zoentowane w tounku do tumena magnetycznego. A węc jedna ze kładowych pądu może być odpowedzalna za wytwazane tumena Ψ, duga zaś (do nej potopadła) za wytwazane momentu obotowego. W celu odpzężena zmennych teujących, wygodne jet pzyjąć układ wpółzędnych -y wujący ynchonczne z wektoem tumena kojazonego wnka Ψ. W układze tym wekto tumena wnka Ψ pokywa ę z oą (y.3.1). Ry.3.1. Polowo zoentowane kładowe pądu d = j( ω ωm ) + N gdze jet tałą czaową wnka, któą można wyazć jako: (3.1) = N (3.2) Dla wpółzędnych zoentowanych polowo -y mamy: =, = 0 (3.3) y Równane (2.1) można zapać w potac kalanej: d = + (3.4) = ( 0 ω ωm ) y + (3.5) N Równane (3.4) opuje wpływ kładowej pądu tojana na tumeń wnka. oment elektomagnetyczny lnka zgodne z ównanem (2.5) można wyazć w natępujący poób: 2

3 m = (3.6) y Jeśl pąd magneujący jet okeślony jako = (3.7) to ównane (3.6) pzyjme potać: m 2 = y = y (3.8) Składowa wektoa pądu tojana jet popocjonalna do tumena, a y do momentu ozwjanego pzez lnk. Odpowadają one odpowedno pądow wzbudzena twonka lnka pądu tałego. Jak wynka z powyżzych ozważań poawą metody teowana polowo zoentowanego jet tanfomacja wpółzędnych, któa pozwala pzelczyć odpzężone kładowe polowo zoentowane, y wektoa pądu tojana do neuchomego układu wpółzędnych α, β : α = coγ nγ (3.9a) y β = n γ + coγ (3.9b) y Zależne od poobu wyznaczana kąta położena wektoa pola γ ozóżna ę dwa pooby teowana polowo zoentowanego: bezpośedn oaz pośedn (y ). W układze teowana FOC bezpośednego (y. 3.2), nezbędny do tanfomacj wpółzędnych (y.3.1) kąt położena wektoa pola γ wyznaczany jet na poawe bezpośednego pomau (czujnk Halla, dodatkowe uzwojena pomaowe) lub etymacj wektoa tumena z welkośc mezonych napęć /lub pądów tojana. Natomat w teowanu FOC pośednm (y. 3.3) kąt γ etymowany jet na poawe watośc zadanych momentu tumena (model pulacj poślzgu ω ) oaz pędkośc kątowej wału ω m. Ry.3.2. Stuktua bezpośednego teowana polowo zoentowanego [3] 3

4 Ry.3.3. Stuktua pośednego teowana polowo zoentowanego [3] Schemat blokowy dwutefowego teowana lnka ndukcyjnego metodą FOC z zatoowanem lnowych egulatoów pądu pzeawono na yunku 3.4. Ry.3.4. Schemat teowana lnka klatkowego z etymacją momentu tumena (bezpośedne FOC) z lnowym egulatoam (PI) pądów falownka PW [3] 4

5 4. Dane falownka DV51 fmy oelle Dane pzemennka e DV51 Dane elektyczne Znamonowe napęce pacy 3-fazowe, 400 V AC (342 V -0% do 528 V +0%) Czętotlwość napęca zalana 50 / 60 Hz (47 Hz -0% do 53 Hz +0%) oc znamonowa wyjścowa 2,2 kw etoda modulacj odulacja zeokośc mpulu (PW), teowane U/f (lnowe, kwadatowe) Czętotlwość kluczowana 5 khz (utawene fabyczne), może być egulowana w zakee 2 do 14 khz Napęce wyjścowe 3 AC Ue Pzecążalność pądowa 1,5 Ie pzez 60 w cyklu 600, dla odpowednej mocy lnka Czętotlwość wyjścowa Rozdzelczość Ganca błędu pzy 25 C ±10 C oment pzy ozuchu Hamowane pądem tałym Obwód teujący Napęca wewnętzne Steujące Defncja watośc zadanej Pzekaźnk Styk pzełączny Wejśca wyjśca Wejśca analogowe Wyjśce analogowe Wejśca cyfowe Wyjśca cyfowe Intefej Szeegowy Panel obług (opcjonalny) Pzyck Wyśwetlacz Zake 0 do 400 Hz 0,1 Hz pzy watośc zadanej cyfowo, makymalna czętotlwość/1000 pzy watośc zadanej analogowo Watość zadana cyfowo, ±0,01% makymalnej czętotlwośc Watość zadana analogowo, ±0,2 % makymalnej czętotlwośc Od 1 Hz : 200 % wyżzy 0 do 100 %, zake 0.5 do 60 Hz, cza twana 0 do 60 anzyto hamowana - Hamowane dynamczne z zewnętznym ezytoem (około 150 do 80 %) 24 V DC, makymalne 30 ma 10 V DC, makymalne 10 ma AC 250 V, 2,5 A (obcążene ezytancyjne) AC 250 V, 0,2 A (obcążene ndukcyjne, coϕ = 0,4) AC 100 V, mnmalne 10 ma DC 30 V, 3 A (obcążene ezytancyjne) DC 30 V, 0,7 A (obcążene ndukcyjne, coϕ = 0,4) DC 5 V, mnmalne 100 ma 1 wejśce, 0 do 10 V, mpedancja wejścowa 10 kω 1 wejśce, 4 do 20 ma, mpedancja obcążena 250 Ω ozdzelczość 10 bt. 1 wyjśce, 0 do 10 V, mak. 1 ma ozdzelczość 8 bt. 6 wobodne pogamowalnych wejść do 27 V DC mpedancja wejścowa 4,7 kω 2 wyjśca, otwaty kolekto makymalne 27 V DC, 50 ma RS 485 (odbu RU, do 19,2 kbt/) DEX-KEY-6, DEX-KEY-61 6 pzycków funkcyjnych do teowana paametyzacj DV51 Czteoznakowy 7-egmentowy oaz 8 dod ygnalzacyjnych LED Natawa watośc zadanej: potencjomet (dla DEX-KEY-6) 5

6 ateały opacowano na poawe: 1. H. una,. P. Kaźmekowk: Automatyka napędu pzekztałtnkowego, PWN Gunwald: Napęd elektyczny, WN P. Kaźmekowk: Nowoczene enegoozczędne układy teowana egulacj napędów z lnkam ndukcyjnym klatkowym, Kajowa Agencja Pozanowana Eneg S.A., Wydane I, Wazawa, oelle - Pzemennk czętotlwośc e DV51 Podęcznk użytkownka 6