PREDYKCYJNA REGULACJA PRĘDKOŚCI Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM W NAPĘDZIE DWUMASOWYM

Transkrypt

1 POZA UIVE RSIY OF E CHOLOGY ACADE MIC JOURALS o 7 Elctical Engining Piot J. SERKIES* PREDYKCYJA REGULACJA PRĘDKOŚCI Z SILIKIEM IDUKCYJYM W APĘDZIE DWUMASOWYM W pac pzdtawiono zagadninia związan z pdkcjną glacją pędkości napęd dwaowgo napędzango ilniki indkcjn. W wtępi kótko chaaktzowano poblatkę dgań kętnch w napędzi lktczn. W koljnch ozdziałach pzdtawiono odl atatczn ozpatwango napęd, oówiono todę bzpośdnigo towania ont lktoagntczn DC-SVM oaz algot towania pdkcjngo. atępni pzdtawiono zagadninia związan z ołabiani pola w ilnik indkcjn. Zapoponowano odfikację tandadowgo algot towania pdkcjngo w obzaz ołabiania pola. Rozważania totczn popato badaniai lacjni.. WPROWADZEIE W cl inializacji czaów poców pzjściowch dąż ię do znijznia ontów bzwładności kładów napędowch. Rdkcja wiaów gotcznch lntów kładowch oż powodować powtani oclacji chanicznch zinnch tan napęd. Pobl tn bł piwotni ozpatwan w ciężkich napędach pzłowch takich jak walcaki, azn wciągow cz papinicz. Rozwój ngolktoniki ożliwił znaczn zwiękzni dnaiki kładów napędowch co jawniło dgania kętn w innch gpach napędów. Aktalni pobl dgań kętnch dotcz napędów obotów, obabiak ncznch i innch []-[]. W cl tłinia dgań kętnch toj ię pcjaln tkt towania taki jak: glato PI z dodatkowi pzężniai od wbanch zinnch tan, glato z filtai dla kładów o dżj czętotliwości zonanowj napęd, glato adaptacjn, ślizgow, tan [4]-[6], [4] oaz towani pdkcjn [7], [8]. W cl zwiękznia nizawodności i znijznia cn napęd dogi i zawodn azn pąd tałgo zainian ą na ilniki indkcjn, któ chaaktzją ię dżą nizawodnością i latwni niżzą cną. Jdnak napęd t wagają toowania zaawanowanch tkt towania ont lktoagntczn [9]-[]. Jdną z takich tkt jt tkta bzpośdnigo towania ont lktoagntczn z odlato wktoow (DIREC ORQUE * Politchnika Wocławka.

2 5 Piot J. Ski COROL - SPECE VECOR MODULAIO, DC-SVM) []. Do zalt tj tod nalż ożliwość bzpośdnij i zbkij glacji ont lktoagntczngo. W pzpadk napędów indkcjnch ważn zagadnini jt ołabiani pola pz pac napęd z pędkościai nadnchoniczni. W obzaz t alj dotępn ont akaln. Stowani pdkcjn z liniow odl w pztzni zinnch tan (Modl Pdictiv Conto MPC) ciz ię coaz więkz powodzni w obzaz zoko ozianj ngolktoniki i napędzi lktczn [9], [], [], []. Do głównch zalt jaki wóżniają tą tchnikę towania nalż zaliczć ożliwość dfiniowania oganiczń zaówno gnał tjącgo i wwnętznch zinnch tan napęd na tapi pojktowania glatoa oaz biżąc wkoztani znanj dnaiki obikt do wznaczania optalnch towań. W atkl pzdtawiono zagadninia związan z pdkcjną glacją pędkości napęd dwaowgo wpółpacjącgo z tktą DC-SVM w obzaz tałgo ont i tałj oc. Pzdtawiono potą todę pztajania oganiczń waz z ziniając ię pnkt pac napęd.. MODEL ROZPARYWAEGO APĘDU W badaniach lacjnch wkoztano odl atatczn ilnika indkcjngo zapian za poocą wktoów pztznnch (kład -), w jdnotkach względnch, pz powzchni toowanch założniach pazczającch [9]: i i d dt d dt d dt x i j x i x i () x M I * i M x gdzi: wkto napięć tojana, i i wkto pądów: tojana i winika,, wkto tini tojana winika, placja poślizg, tała czaowa odniinia,, ztancj: tojana, winika, x, x, x M aktancj: tojana, winika, agnjąca, M tała chaniczna. Modl kład dwaowgo z bzincjn połączni pężt opiano poniżzi ównaniai [4]: d dt x M M i ; d dt d dt c L ()

3 Pdkcjna glacja pędkości z ilniki indkcjn 5 gdzi: ont lktoagntczn, pędkość ilnika, pędkość azn obciążającj, ont kętn, L ont obciążnia, chaniczna tała czaowa ilnika, chaniczna tała czaowa azn obciążającj, c tała czaowa lnt pężtgo. Watości paatów analizowango kład wnoił ( = =, c =.6).. SRUKURA SEROWAIA a.. pzdtawiono płn chat blokow ozpatwango napęd waz z tktą towania. R U x U U DC li ax pb li li A B J li k Qk k p R p li p R U x U C ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ i A i B ˆ L R.. Rozpatwana tkta towania a. ożna wóżnić natępjąc bloki: Pętlę towania ont lktoagntczn (zaznaczona pzwaną linią) wkoztjąca todę towania DC-SVM. W todzi tj towani zointowan jt na wkto tinia tojana. Pz takij ointacji i pozczniach odl napęd z ilniki indkcjn ożna opiać ównani (). W opaci o ni ożna tować bzpośdnio ont lktoagntczn i tini tojana. d x x ix ; () dt x x

4 5 Piot J. Ski gdzi: ψ tiń tojana, x napięci tojana w oi x, napięci tojana w oi, ztancja tojana, i x pąd tojana w oi x, ont lktoagntczn, σ wpółcznnik ozpoznia, x, x, x aktancję tojana, winika i agnjąca. Pdkcjn glato pędkości (jana linia kkowo kopkowa na. ). Statgia towania pdkcjngo polga na wznaczni kwncji towań (ich ilość jt okślona pzz kok pdkcji towań) na hozonci pdkcji wjść, ab zinializować watość fnkcji cl okślonj zalżnością (4) pz względnini oganiczń nałożonch na gnał tjąc i wwnętzn zinn tan [], []. zad in k p k k p k k p k Q R p p k p k p,,, (4) x in in x ax k p k x p,,, gdzi: Q i R > ą acizai wag, jt wkto wjściow kład, Δ jt odpowidnią kwncja gnał tjącgo Δ in, Δ ax ą oganiczniai gnał tjącgo, x jt wkto tan, x in, x ax ą oganiczniai zinnch tan, jt hozont pdkcji wjść, natoiat jt hozont pdkcji towań. Z względ na złożoność obliczniową algot, (poc gnacji pdkatoa oaz ozwiązani zadania optalizacji kwadatowj w obcności oganiczń) kok glatoa ni oż bć w zaadzi nijz niż bądź. W ozpatwan pzpadk hozont pdkcji wjść () pzjęto na pozioi koków, natoiat hozont towań wnoił. Wkto wjściow, któ podlgał optalizacji oaz gnał fncjn dla nich bł natępjąc: f ax f f f W pzntowanj pac pzjęto oganicznia gnał tjącgo oaz ont kętngo. W piwz tapi pzjęto tał oganicznia: ont ax ax lktoagntczngo [ p. ], oaz kętngo.5 [ p. ]. Jako tato zinnch tan wkoztano linow tacjonan filt Kalan, któgo wkto tan ozzzon zotał o ont obciążnia. Szczgół pojktowania wżj winiongo tatoa ożna znalźć w pozcji [4]. Algot adaptacji oganiczń oaz ołabiania pola (kopkowa lina na. ). Jako todę ołabiania pola wkoztano podtawow algot (6). W pzpadk pac napęd w obzaz ołabiania pola alj akaln ont ozwijan pzz ilnik. Z tgo powod nalż wpowadzić adaptację oganicznia ont obciążnia. f L (5)

5 Pdkcjna glacja pędkości z ilniki indkcjn 5 no if zad no (6) if gdzi: ψ n watość znaionowa tinia tojana, ω placja ilnika napędowgo, ω pędkość nchoniczna. a podtawi pac [] ożna pzdtawić pot algot oganicznia ont lktoagntczngo, któ wpowadzan jt do optalizatoa w glatoz pdkcjn. Algot tn względnia oganicznia pądow i napięciow. Dokładn wpowadzni ożna znalźć w pac źódłowj. li ax (7) gdzi: ax napięci na zacikach ilnika, ψ watość tinia tojana, ω pędkość chaniczna, ztancja tojana. Ab glato pdkcjn ni tacił zdolności tłinia dgań kętnch pz pac z oganiczniai, waz z pztajan pozio oganicznia ont lktoagntczngo, nalż pztoić oganiczni ont kętngo: (8) li li gdzi:, tał czaow ilnika napędowgo i azn oboczj, li aktaln pozio oganicznia ont lktoagntczngo. 4. WYIKI BADAŃ W piwzj koljności pzbadano tktę towania w obzaz tałgo ont. Pzbigi wbanch zinnch tan zotał pzdtawion na.. Watości aciz wagowj Q i R bł natępjąc: Q =4, Q =, Q =5, R=., =5. apęd pacował w natępjąc ckl. Po ozch do pędkości znaionowj natępował nawót oaz załączni znaionowgo ont obciążnia. Jak wnika z pzbigów pzdtawionch na.. tkta towania ont śldzi gnał wtawion pzz glato pędkości. Wztki oganicznia nałożon na zinn tan ą tzwan. W koljn kok pawdzono działani poponowanj tkt towania w pzpadk pac zaówno w obzaz tałgo ont jak ówniż tałj oc. Rozważano dwa pzpadki: w piwz zatoowano glato, w któ oganicznia bł tawion ztwno. W dgi zatoowano pztajani oganiczń zgodni z ównaniai (7) i (8).

6 54 Piot J. Ski [p.] [p.] S t [] t [] R.. Paca napęd w obzaz tałgo ont: a) pzbigi pędkości, b) pzbigi ontów [p.] t,[] [p.] t [] [p.] t [] R.. Paca napęd w obzaz ołabiania pola bz adaptacji oganiczń: a) pędkości, b) ont, c) odł tinia tojana [p.] [p.] [p.] t [] t [] t [] R. 4. Paca napęd w obzaz ołabiania pola z adaptacji oganiczń: a) pędkości, b) ont, c) odł tinia tojana.

7 Pdkcjna glacja pędkości z ilniki indkcjn 55 Wniki pzdtawion zotał na. i 4. W pzpadk pac bz adaptacji oganiczń glato pdkcjn póbj wić ont lktoagntczn, któ ni jt ożliw do oiągnięcia pzz ilnik napędow (..b). Dodatkowo pz nawoci od dwkotnj pędkości znaionowj natępj pzkoczni ont ktczngo co powodj, ż kład badzo powoli wkonj nawót. ch nikoztnch zjawik pozbawion jt kład z adaptacją (. 4). W t pzpadk glato pdkcjn poiada infoację, jaki ont lktoagntczn oż bć zkan pzz kład wkonawcz (pętla towania ont). W taki kładzi ni natępj pzkoczni ont ktczngo co powadzi do kócnia cza nawot (. 4.a) i liinacji dgań. 5. PODSUMOWAIE W atkl pzdtawiono wban zagadninia pdkcjnj glacji pędkości indkcjngo napęd dwaowgo wpółpacjącgo z pętlą bzpośdnij glacji ont lktoagntczngo DC-SVM. Pzdtawiono wpłw adaptacji ganiczń ont lktoagntczngo i kętngo podcza pac w obzaz ołabiania pola. a podtawi zalizowanch badań ożna fołować natępjąc wnioki: W obzaz tałgo ont glato pdkcjn pacj pawidłowo i ni waga adaptacji. Ab ożliwa bła paca glatoa w obzaz ołabiania pola wagana jt adaptacja oganiczń glatoa z względ na aljąc ont akaln. Zapoponowan pot algot adaptacji zapwniają popawną pacę w ob obzaach. W aach dalzch pac pzwidj ię paktczną wfikacj zkanch wników. LIERAURA [] Valnzla M.A., Bntl J.M., Lonz, R.D., Evalation of toional ocillation in pap achin ction. IEEE an. Ind. Appl.,, Vol. 4, o., 5 pp [] Kaińki M., Iplntacja nonowgo tatoa pędkości napęd dwaowgo w kładzi FPGA. Pzgląd Elktotchniczn, vol. 86, no,. 5-,. [] Gzinki, J.; Ab-Rb, H.; Digt, M.; Kzinki, Z.; Lwicki, A.; Spd and Load oq Obv Application in High-Spd ain Elctic Div, IEEE an. on Indtial Elctonic, vol. 57, no., pp ,. [4] Mznki R., Dk J., Daping of oional Vibation in High-Dnaic Indtial Div, IEEE an. on Indtial Elctonic, vol. 57, no., pp [5] Kncha S., Szabat K., Zatoowani adaptacjngo glatoa opatgo na zbioach oztch tp II do towania pędkością kład napędowgo, Pzgląd Elktotchniczn vol. 87, no. 7, pp. 6 6,. [6] Ołowka-Kowalka., Kainki M., Szabat K., Iplntation of th Sliding Mod Contoll with an Intgal Fnction and Fzz Gain Val fo Elctical Div with Elatic Joint, IEEE anaction on Indtial Elctonic, vol. 57, no. 4, pp. 9-7.

8 56 Piot J. Ski [7] Ski P.J. Szabat K., Pojktowani odpongo pdkcjngo glatoa pędkości dla kład napędowgo z połączni pężt, Pzgląd Elktotchniczn, vol. 87, no 7,. 5-8,. [8] Vaak M, Pic., Stabilit anali of a patchd LQR contol t fo containd lti-a lctical div, Pzgląd Elktotchniczn, vol. 85, no. 7, pp. 9 4, 9. [9] Ołowka-Kowalka., Bzczjnikow kład napędow z ilnikai indkcjni Oficna Wdaw. PW, Wocław,. []. Ołowka-Kowalka, G. achała, Stowani ślizgow pędkością i ont ilnika indkcjngo, Pzgląd Elktotchniczn, vol. 87, no. 6, t ,. [] Wójcik P. Kaziikowki M.,P., dwtfow towani ont i tinia napęd falownikowgo z ilniki indkcjn klatkow, Pac Inttt Elktotchniki, Zzt 9, 8 t, 4. [] Cchowki M., Robt Modl Pdictiv Contol, VDM Vlag, 9. [] Coté P., Kazikowki M. P., Knnl R. M., Qvdo D. E., Rodigz R., Pdictiv contol in pow lctonic and div, IEEE anaction on Indtial Elctonic, vol. 55 (8) no., [4] Szabat K, Stkt towania lktcznch kładów napędowch z połączni pężt. Pac akow Inttt Mazn, apędów i Poiaów Elktcznch Politchniki Wocławkij n 6, Wocław 8. Paca finanowana pzz aodow Cnt aki w aach ow: UMO-///S7/4544 (-) PREDICIVE SPEED COROL I IDUCIO WO-MASS DRIVE h pap pnt i latd to th pdictiv pd contol of indction oto two-a div. In th intodction bifl chaactiz toional vibation pobl in lctic div, and how th gowing ipotanc of indction oto. In th nxt chapt pnt th odl of th div, thn pnt a thod of dict lctoagntic toq contol DC-SVM and pdictiv contol thod. h tdi pntd th nd fo adaptation of containt in th ca of th div in th wak fild gion. Alo popod a conct thod of thi adaptation.