ANALIZA UKŁADÓW STEROWANIA WEKTOROWEGO WIELOFAZOWYM SILNIKIEM INDUKCYJNYM

Podobne dokumenty
ANALIZA I STEROWANIE WIELOFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO KLATKOWEGO

STEROWANIE POLOWO-ZORIENTOWANE WIELOFAZOWYM SILNIKIEM INDUKCYJNYM Z ZASTOSOWANIEM METOD MODULACJI WEKTOROWEJ

Ćwiczenie 4 Badanie wpływu asymetrii obciążenia na pracę sieci

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale

ANALIZA PRACY SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI W WARUNKACH ZAPADU NAPIĘCIA

( ) + ( ) T ( ) + E IE E E. Obliczanie gradientu błędu metodą układu dołączonego

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

ANALIZA WEKTOROWYCH METOD PRZEKSZTAŁTNIKOWEGO STEROWANIA AUTONOMICZNYM GENERATOREM INDUKCYJNYM

d J m m dt model maszyny prądu stałego

EFEKTY ZASTOSOWANIA INTELIGENTNEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO Z PRZEMIENNIKIEM CZĘSTOTLIWOŚCI ŚREDNIEGO NAPIĘCIA W POMPOWNI SIECI CIEPLNEJ

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Nr 2. Laboratorium Maszyny CNC. Politechnika Poznańska Instytut Technologii Mechanicznej

ANALIZA PRACY SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO W ASPEKCIE STEROWANIA WEKTOROWEGO

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

ANALIZA WRAŻLIWOŚCI WYBRANYCH ESTYMATORÓW ZMIENNYCH STANU NA BŁĘDNĄ IDENTYFIKACJĘ PARAMETRÓW SCHEMATU ZASTĘPCZEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

ANALIZA WPŁYWU USZKODZEŃ CZUJNIKÓW PRĄDU STOJANA NA PRACĘ WEKTOROWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO KONCEPCJA UKŁADU ODPORNEGO

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

ZAGADNIENIA STANÓW DYNAMICZNYCH TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH W WYBRANYCH NIESYMETRYCZNYCH UKŁADACH POŁĄCZEŃ

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 20/10. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL WUP 05/15. rzecz. pat.

Wpływ nieliniowości elementów układu pomiarowego na błąd pomiaru impedancji

KONCEPCJA NEURONOWEGO DETEKTORA USZKODZEŃ CZUJNIKA PRĘDKOŚCI DLA UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM STEROWANYCH METODĄ POLOWO ZORIENTOWANĄ

DRGANIA WŁASNE RAM OBLICZANIE CZĘSTOŚCI KOŁOWYCH DRGAŃ WŁASNYCH

PL B1. Sposób regulacji prędkości obrotowej silnika asynchronicznego zasilanego z falownika napięcia z filtrem silnikowym

Pomiary napięć przemiennych

POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 72 Electrical Engineering 2012

MODEL SYMULACYJNY MASZYNY RELUKTANCYJNEJ PRZEŁĄCZALNEJ

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

PL B1. Sposób regulacji prądu silnika asynchronicznego w układzie bez czujnika prędkości obrotowej. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

STEROWANIE UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM W ZASTOSOWANIACH TRAKCYJNYCH

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

Silnik indukcyjny - historia

Załącznik nr Wybrane w pracy ustawienia modelu maszyny asynchronicznej w środowisku Matalab/Simulink karta Configuration...

Zaliczenie wykładu Technika Analogowa Przykładowe pytania (czas zaliczenia minut, liczba pytań 6 8)

WPŁYW ADDYTYWNYCH ZAKŁÓCEŃ TYPU SINUSOIDALNEGO SYGNAŁÓW WEJŚCIOWYCH REGULATORÓW PI W UKŁADZIE FOC Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM NA PRĘDKOŚĆ OBROTOWĄ

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Laboratorium Elektromechaniczne Systemy Napędowe BADANIE AUTONOMICZNEGO GENERATORA INDUKCYJNEGO

ROZRUCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH DUŻEJ MOCY PRZY CZĘŚCIOWYM ZASILANIU UZWOJENIA STOJANA

Badanie wpływu zakłóceń sygnałów wejściowych regulatorów typu PI w układzie sterowania polowo-zorientowanego z silnikiem indukcyjnym

BADANIE SILNIKA INDUKCYJNEGO STEROWANEGO Z FALOWNIKA NAPIĘCIA

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Równanie Fresnela. napisał Michał Wierzbicki

Analiza układu wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym z uszkodzonymi prętami klatki wirnika

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

ZASTOSOWANIE TEORII PRĄDÓW WIROWYCH W ANALIZIE I PROJEKTOWANIU URZĄDZEŃ DO ROZRUCHU I HAMOWANIA UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI

Silniki prądu przemiennego

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

WYKORZYSTANIE SZTUCZNYCH SIECI NEUROOWYCH DO DIAGNOSTYKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO W UKŁADZIE STEROWANIA POLOWO-ZORIENTOWANEGO

Bezczujnikowe sterowanie SPMSM

ANALIZA METROLOGICZNA UKŁADU DO DIAGNOSTYKI ŁOŻYSK OPARTEJ NA POMIARACH MOCY CHWILOWEJ

R w =

ZASTOSOWANIE DYSKRETNEJ ANALIZY FALKOWEJ DO WYKRYWANIA ZWARĆ ZWOJOWYCH W SILNIKU INDUKCYJNYM

Wykres linii ciśnień i linii energii (wykres Ancony)

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

MASZYNY INDUKCYJNE SPECJALNE

ZASTOSOWANIE SKOSU STOJANA W JEDNOFAZOWYM SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Ćwiczenie EA5 Silnik 2-fazowy indukcyjny wykonawczy

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Sterowanie napędów i serwonapędów elektrycznych

SILNIK RELUKTANCYJNY PRZEŁĄCZALNY PRZEZNACZONY DO NAPĘDU MAŁEGO MOBILNEGO POJAZDU ELEKTRYCZNEGO

BADANIA GENERATORA INDUKCYJNEGO WZBUDZANEGO KONDENSATORAMI OBCIĄŻENIE NIESYMETRYCZNE

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

Koła rowerowe malują fraktale

ZWARTE PRĘTY ROZRUCHOWE W SILNIKU SYNCHRONICZNYM Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

Ćwiczenie 3 Falownik

Maszyna indukcyjna dwustronnie zasilana metody sterowania, właściwości, zastosowania

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Badanie silnika indukcyjnego jednofazowego i transformatora

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

KOMPENSACJA UOGÓLNIONEJ MOCY BIERNEJ

Wykład 4. Strumień magnetyczny w maszynie synchroniczne magnes trwały, elektromagnes. Magneśnica wirnik z biegunami magnetycznymi. pn 60.

BADANIE SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO (SRM) CZĘŚĆ 2 PRACA DYNAMICZNA SILNIKA

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

ANALIZA WPŁYWU METODY ADAPTACJI REGULTAORA PRĘDKOŚCI NA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE NAPĘDU INDUKCYJNEGO

Opracować model ATP-EMTP silnika indukcyjnego i przeprowadzić analizę jego rozruchu.

Temat ćwiczenia: POMIARY W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO. A Lp. U[V] I[mA] R 0 [ ] P 0 [mw] R 0 [ ] 1. U 0 AB= I Z =

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW I SYMULACJA PRACY SILNIKA INDUKCYJNEGO WSPÓŁPRACUJĄCEGO Z UKŁADEM FALOWNIKOWYM

Badanie trójfazowych maszyn indukcyjnych: silnik klatkowy, silnik pierścieniowy

Od prostego pozycjonowania po synchronizację. Rozwiązania Sterowania Ruchem. Napędy Elektryczne i Sterowania

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

POMIAR PRĄDÓW FAZOWYCH SILNIKA Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

dr inż. WIKTOR HUDY dr hab. inż. KAZIMIERZ JARACZ Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie Instytut Techniki

Trójfazowe silniki indukcyjne. 1. Wyznaczenie charakterystyk rozruchowych prądu stojana i momentu:

BADANIA WPŁYWU PRZEKSZTAŁTNIKA IMPULSOWEGO NA WARTOŚĆ STRAT DODATKOWYCH W ŻELAZIE W SILNIKU Z MAGNESAMI TRWAŁYMI

Podstawy Automatyki Zbiór zadań dla studentów II roku AiR oraz MiBM

OSŁABIANIE STRUMIENIA MAGNETYCZNEGO W TRAKCYJNYCH SILNIKACH INDUKCYJNYCH

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Zespół Szkół Technicznych im. J. i J. Śniadeckich w Grudziądzu

ANALIZA WYBRANYCH DETEKTORÓW USZKODZEŃ CZUJNIKA PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ W NAPĘDACH Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI

PL B1. Sposób i układ sterowania przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu zasilającego silnik indukcyjny

WYKŁAD 1 ZASADY ELEKTROMECHANICZNEGO PRZETWARZANIA ENERGII

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Transkrypt:

Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / () 5 Jace Listwan, Krzysztof Pieńowsi Politechnia Wrocławsa, Wrocław ANALIZA UKŁADÓW STEROWANIA WEKTOROWEGO WIELOFAZOWYM SILNIKIEM INDUKCYJNYM ANALYSIS OF VECTOR CONTROL OF MULTI-PHASE INDUCTION MOTOR Streszczenie: W pracy przedstawiono model matematyczny wielofazowego silnia inducyjnego latowego. Omówiono metody i ułady sterowania wetorowego silnia wielofazowego z wielofazowym przeształtniiem częstotliwości: metody sterowania polowo-zorientowanego IFOC i DFOC oraz metodę bezpośredniego sterowania momentem DTC. Przedstawiono wybrane wynii badań symulacyjnych uładów sterowania wyonanych dla silnia 5-fazowego i -fazowego. Abstract: The paper presents a mathematical model of a multi-phase squirrel-cage induction motor. The methods and vector control systems with multi-phase frequency converter are described: the field-oriented control methods IFOC and DFOC and the method of direct torque control DTC. Selected results of simulation of control systems for the 5-phase and -phase motors are presented. Słowa luczowe: silni inducyjny wielofazowy, sterowanie wetorowe, analiza, badania symulacyjne Keywords: multi-phase induction motor, vector control, analysis, simulation studies. Wstęp Wielofazowe silnii inducyjne latowe o liczbie faz n> mają wiele zalet w porównaniu do onwencjonalnych silniów trójfazowych. Przy tych samych wartościach znamionowych mocy i napięć zasilania wartości znamionowe prądów stojana są dla silnia wielofazowego mniejsze w porównaniu do silnia trójfazowego. Pozwala to na stosowanie zaworów energoeletronicznych przeształtnia o mniejszej obciążalności oraz zmniejszenie wymagań dotyczących aparatury łączeniowej i zabezpieczającej. Do innych właściwości wielofazowych silniów inducyjnych należą: zmniejszenie pulsacji momentu eletromagnetycznego oraz zwięszenie niezawodności pracy silnia []-[]. Rozwój uładów napędowych z silniami wielofazowymi wymaga przeprowadzenia odpowiednich badań dotyczących sterowania tego typu silniów. W pracy tej przedstawiono wybrane wynii badań sterowania częstotliwościowego przy zastosowaniu metod sterowania wetorowego.. Model matematyczny silnia inducyjnego wielofazowego Ogólny uład uzwojeń n-fazowego silnia inducyjnego latowego przedstawiono na rys.. s s 7 s s 5 n s s s s n s n s α = π n Rys.. Uład uzwojeń stojana i wirnia wielofazowego silnia inducyjnego latowego Model matematyczny wielofazowego silnia inducyjnego latowego jest formułowany w podobny sposób ja dla onwencjonalnego silnia -fazowego [,,5]. Przyjmowane są następujące założenia upraszczające: wielofazowe uzwojenie stojana i uzwojenie latowe wirnia rozpatruje się jao symetryczne uzwojenia supione, parametry i wielości wirnia są przeliczone na stronę stojana, pomija się wpływ prądów wirowych i strat w żelazie oraz nieliniowość obwodu magnetycznego. W modelu maszyny uwzględnia się, że liczba faz n uzwojenia stojana silnia może być liczbą parzystą, nieparzystą oraz podzielną przez. Odpowiednio do tego uzwojenia fazowe stojana rozpatruje się jao połączone w gwiazdę z pojedynczym lub wielorotnymi odizolowanymi puntami neutralnymi.

Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / () Model matematyczny wielofazowego silnia inducyjnego dla zmiennych fazowych jest opisany przez równania różniczowe o współczynniach zmiennych w funcji ąta obrotu wirnia. Równania o stałych współczynniach otrzymuje się przez zastosowanie odpowiednich transformacji współrzędnych fazowych stojana i wirnia. Postać macierzy transformacyjnych jest uzależniona od liczby faz n silnia wielofazowego [,,5]. W ogólnym przypadu za pośrednictwem transformacji doonuje się przeształcenia współrzędnych fazowych do sładowych wyrażonych w wielu ortogonalnych uładach współrzędnych i sładowych zerowych. Dla nieparzystej liczby faz n otrzymuje się przeształcenie współrzędnych do sładowych wyrażonych w =(n-)/ uładach ortogonalnych i jednej sładowej zerowej, a dla parzystej liczby faz n otrzymuje się przeształcenie do sładowych wyrażonych w =(n-)/ uładach ortogonalnych i dwóch sładowych zerowych. W przemianie energii eletromechanicznej uczestniczą tylo sładowe wielości eletromagnetycznych stojana i wirnia przeształcone do podstawowego uładu ortogonalnego, natomiast sładowe wielości eletromagnetycznych z pozostałych uładów ortogonalnych jeśli są różne od zera, to powodują dodatowe straty w silniu i z tych względów powinny być uwzględniane w analizie [5]. W dalszej części pracy rozpatrywany jest silni wielofazowy o nieparzystej liczbie faz n=5 i o parzystej liczbie faz n=. Inwariantna macierz transformacji zmiennych fazowych [C] ma następującą postać (dla silnia 5-fazowego obowiązuje część ograniczona linią przerywaną) []: = n [ C ] () gdzie: α=π/n - ąt między osiami uzwojeń fazowych silnia. Macierz [C] doonuje transformacji n współrzędnych fazowych stojana lub wirnia do współrzędnych w uładach ortogonalnych nieruchomych odpowiednio względem stojana lub wirnia: uładu podstawowego α β, uładu dodatowego x-y oraz do sładowych zerowych. Współrzędne stojana i wirnia z uładu podstawowego α β są następnie transformowane przez macierz [D] do wspólnego uładu podstawowego d-q, tóry może wirować względem stojana z dowolną prędością ątową ω W artyule przyjęto system oznaczeń osi odmienny od systemu stosowanego typowo w polsojęzycznej literaturze. Macierz transformacji [D] ma postać [] (dla silnia 5-fazowego obowiązują waruni ja dla macierzy [C]): = n [ D] () gdzie: ϑ - ąt przyjmowany odpowiednio do tego, czy transformacja dotyczy współrzędnych stojana czy wirnia [,5]. Równania wielofazowej maszyny inducyjnej (o n=5 lub ) po przeształceniach przyjmują następującą postać [,5]: - równania napięciowe stojana i wirnia w uładzie d-q: u = R i ω ψ + pψ () u sd sq r rd s sd s sq sq = R i + ω ψ + pψ () sd sd sq ( ω ωe ) ψ rq + pψ rd ( ω ωe ) ψ rd + pψ rq = R i (5) = R i + () r rq - równania napięciowe stojana w uładzie x-y: u u sx sy = R i + pψ (7) s sx s sy sx = R i + pψ () - równanie na moment eletromagnetyczny: M e b sy ( ψ i ψ i ) = p (9) sq rd sd rq gdzie: u sd,, u sq,u sx,u sy - sładowe wetorów napięć stojana; i sd,, i sq,i sx,i sy -sładowe wetorów prądów stojana; i rd,, i rq -sładowe wetora prądów wirnia; ψ sd,, ψ sq,ψ sx,ψ sy -sładowe wetorów strumienia sprzężonego stojana; ψ rd,, ψ rq - sładowe wetora strumienia sprzężonego wirnia; -moment eletromagnetyczny; R s,r r -rezystancja fazowa stojana i wirnia; p b - liczba par biegunów silnia; p=d/dt - operator różniczowania; d,q,x,y-indesy dla oznaczenia osi uładów współrzędnych. W uładzie równań ()-() pominięto równania napięciowe wirnia dla sładowych x-y i równania

Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / () 7 napięciowe dla sładowych zerowych stojana i wirnia, ponieważ równania dla tych sładowych dla rozpatrywanych silniów wielofazowych są tożsamościowo równe zeru.. Wetory napięć stojana silnia wielofazowego Wielofazowe silnii inducyjne są zasilane przez wielofazowe falownii napięcia o liczbie gałęzi równej liczbie faz n silnia. W przypadu najczęściej stosowanego - poziomowego falownia napięcia ażda gałąź falownia słada się z dwóch sterowanych przemiennie luczy energoeletronicznych. Liczba możliwych stanów falownia jest równa m= n. Stanom luczy falownia odpowiada generowanie n-fazowego systemu napięć fazowych, reprezentowanych za pomocą odpowiedniego wetora napięcia falownia. Na rys. przedstawiono zbiór m= 5 = wetorów napięcia generowanych przez 5- fazowy falowni napięcia i wyrażonych w podstawowym uładzie współrzędnych prostoątnych α-β. Wyróżnić tu można odpowiednio po wetorów o dużej, średniej i małej wartości modułu oraz wetory zerowe. Liczby dziesiętne podane przy wetorach po zamianie na 5-cyfrową liczbę binarną oreślają stany załączeń poszczególnych luczy energoeletronicznych 5-fazowego falownia napięcia. Setor5 Setor Setor7 Setor 5 7 5 β Setor 9 9 5 9 7 Setor Setor9 7 Setor Setor α Setor Rys.. Wetory napięcia generowane przez falowni 5-fazowy w uładzie α-β Na rys. przedstawiono zbiór m= 5 = wetorów napięcia generowanych przez 5- fazowy falowni napięcia, wyrażonych w uładzie współrzędnych prostoątnych x-y. Wyróżnić tu można odpowiednio po wetorów o dużej, średniej i małej wartości modułu oraz wetory zerowe. Wetory napięć falownia występujące w uładzie x-y wymuszają w uzwojeniu stojana przepływ sładowych prądów, tóre nie uczestniczą w wytwarzaniu momentu eletromagnetycznego lecz powodują wzrost amplitud prądów fazowych stojana i strat nocy w uzwojeniu. Z tych względów podczas sterowania silnia inducyjnego wielofazowego należy doonywać odpowiedniej selecji stanów załączeń falownia w celu zminimalizowania wpływu tych sładowych prądów. Setor5 Setor 9 Setor7 Setor 5 5 7 5 9 7 y 7 Setor 9 Setor Setor9 Setor Setor x Setor Rys.. Wetory napięcia generowane przez falowni 5-fazowy w uładzie x-y. Ułady sterowania wetorowego silnia inducyjnego wielofazowego W artyule rozpatrzono możliwości sterowania silnia inducyjnego wielofazowego z zastosowaniem metod sterowania stosowanych do onwencjonalnych silniów -fazowych. Do analizy wybrano następujące metody sterowania wetorowego: metoda sterowania polowo-zorientowanego pośrednia IFOC i bezpośrednia DFOC oraz metodę bezpośredniego sterowania momentem DTC. Dla tych metod zostały opracowane algorytmy sterowania, strutury uładów sterowania, programy symulacyjne oraz wyonane badania symulacyjne. W analizie i w uładach sterowania silnia inducyjnego wielofazowego z zastosowaniem metod polowo-zorientowanych IFOC i DFOC przyjęto, że tylo podstawowy uład współrzędnych d-q jest przeształcany do uładu wirującego synchronicznie z wetorem strumienia wirnia, a pozostałe ułady współrzędnych nie są przeształcane. Natomiast przy sterowaniu DTC ten podstawowy uład współrzędnych d-q jest rozpatrywany jao uład nieruchomy względem uzwojenia stojana [],[],[]. Schemat uładu wetorowego sterowania silnia wielofazowego z zastosowaniem metody pośredniego sterowania polowozorientowanego IFOC został przedstawiony na rys..

Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / () prędości ątowej silnia i modułu wetora strumienia wirnia. ψ rz Lm Tr ψ r ψ r γ sψ s γ sψ γ sψ Rys..Schemat uładu wetorowego sterowania IFOC wielofazowego silnia inducyjnego W uładzie sterowania zastosowano nadrzędną pętlę regulacji prędości ątowej silnia. Na wyjściu regulatora prędości generowana jest wartość zadana sładowej wetora prądu stojana i sqz, sterująca wartością momentu eletromagnetycznego silnia. Natomiast wartość zadana sładowej wetora prądu stojana i sdz jest wyliczana na podstawie zadanej wartości strumienia wirnia lub nastawiana bezpośrednio. W uładzie sterowania jest obliczana pulsacja poślizgu wirnia, tóra po dodaniu do sygnału mierzonej prędości eletrycznej i scałowaniu wyznacza chwilową wartość ąta położenia wetora strumienia wirnia. Wartość tego ąta jest wyorzystywana do transformacji zadanych sładowych wetorów prądu stojana z uładu dqxy do zadanych prądów fazowych w systemie wielofazowym. Zadane prądy fazowe są w modulatorze z regulacją histerezową porównywane z wartościami pomiarowymi prądów fazowych stojana. Wartości logiczne sygnałów z modulatorów histerezowych sterują poszczególnymi zaworami w gałęziach wielofazowego falownia napięcia. Schemat uładu wetorowego sterowania silnia wielofazowego z zastosowaniem metody bezpośredniego sterowania polowozorientowanego DFOC został przedstawiony na rys. 5. W uładzie sterowania DFOC stosowany jest blo estymacji wetora strumienia wirnia, tóry na podstawie sygnałów pomiarowych i modelu matematycznego silnia wyznacza chwilową wartość modułu i ąta położenia wetora strumienia wirnia. Wartość tego ąta jest wyorzystywana do transformacji zadanych sładowych wetorów prądu stojana z uładu dqxy do zadanych prądów fazowych w systemie wielofazowym. W uładzie sterowania zastosowano dwie pętle regulacji: ψ r Rys.5. Schemat uładu wetorowego sterowania DFOC wielofazowego silnia inducyjnego Regulator prędości wyznacza zadaną wartość sładowej wetora prądu stojana i sqz, a regulator strumienia zadaną wartość sładowej wetora prądu i sdz. Wartości zadane tych sładowych wetorów prądów stojana w uładzie polowozorientowanym są przeształcane do zadanych prądów fazowych stojana w systemie wielofazowym. Zadane prądy fazowe stojana są w modulatorze z histerezową regulacją prądów porównywane z wartościami pomiarowymi prądów fazowych stojana. Wartości logiczne sygnałów z modulatorów histerezowych sterują poszczególnymi zaworami w gałęziach wielofazowego falownia. Schemat uładu wetorowego sterowania silnia wielofazowego z zastosowaniem metody bezpośredniego sterowania momentem DTC przedstawiono na rys.. ψ sz ψ s ψ s Rys.. Schemat uładu wetorowego sterowania DTC silnia inducyjnego wielofazowego W uładzie sterowania zastosowano oddzielne regulatory: modułu wetora strumienia sprzężonego stojana i momentu eletromagnetycznego silnia. W regulatorach ψ r ψ s m e

Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / () 9 tych następuje porównanie wartości zadanej modułu wetora strumienia stojana i wartości zadanej momentu eletromagnetycznego z odpowiednimi wartościami pomiarowymi. Wartość zadana momentu eletromagnetycznego jest otrzymywana z wyjścia regulatora prędości, a wartość zadana strumienia stojana z zadajnia strumienia lub nastawiana bezpośrednio. W uładzie sterowania DTC jest stosowany blo estymacji wetora strumienia stojana i momentu eletromagnetycznego. Na blo ten są podawane sygnały zmierzonych napięć i prądów fazowych stojana silnia. Blo estymacji na podstawie pomiarowych sygnałów wejściowych i modelu matematycznego silnia wyznacza chwilową wartość momentu eletromagnetycznego, chwilową wartość modułu wetora strumienia stojana oraz numer setora chwilowego położenia wetora strumienia stojana. W uładzie stosowany jest dwustanowy histerezowy regulator strumienia oraz trójstanowy histerezowy regulatora momentu. Sygnały wyjściowe z tych regulatorów oraz wyznaczony przez estymator numer setora chwilowego położenia wetora strumienia stojana wyorzystuje się do wyboru z tabeli przełączeń wartości chwilowej wetora napięcia stojana. W opracowanym algorytmie sterowania DTC silnia wielofazowego płaszczyzna uładu współrzędnych została podzielona na setory, ja poazano na rys. i. W tablicy przełączeń przewidziano możliwość wyboru wetorów napięć falownia o najwięszej długości. Wynia to z bardzo dużej liczby wetorów napięć generowanych przez falowni i ograniczenia częstości przełączeń zaworów falownia. 5. Wynii badań symulacyjnych Badania symulacyjne sterowania silniów inducyjnych wielofazowych zostały przeprowadzone dla silnia inducyjnego latowego 5-fazowego o mocy P N = W i silnia -fazowego o mocy P N =,5 W. Pozostałe dane były taie same dla obu silniów i wynosiły: U fn =V, f N =5Hz p b =. Dla silnia 5- i -fazowego wyonano badania symulacyjne uładów sterowania silniiem inducyjnym wielofazowym z zastosowaniem metod sterowania IFOC, DFOC i DTC. Wybrane wynii tych badań przedstawiono na rys.7-. Badania sterowania IFOC i DFOC dotyczą silnia 5-fazowego, a sterowania DTC silnia -fazowego. Badania wszystich uładów sterowania zostały wyonane dla taiej samej założonej trajetorii zmian prędości obrotowej silnia przedstawionej na rys.7. W badaniach tych w oreślonych przedziałach czasu wymuszano soowe zmiany obciążenia silnia momentem mechanicznym. Przyjęto pewne odmienności zmian obciążenia dla silnia 5- i -fazowego w celu lepszego przedstawienia właściwości rozpatrywanych metod sterowania. Dla wszystich uładów sterowania otrzymano dużą zgodność trajetorii rzeczywistej i zadanej prędości obrotowej silnia. min] / n[obr ] 5 Rys. 7. Przebieg zadanej i mierzonej prędości silnia Na rys. - przedstawiono wyznaczone przebiegi chwilowe momentu eletromagnetycznego silnia, momentu obciążenia oraz przebiegi chwilowe prądu fazowego stojana dla wybranych metod sterowania silniiem wielofazowym., M m [ Nm - - - - M m 5 Rys.. Przebieg momentu eletromagnetycz. i momentu obciążenia przy sterowaniu IFOC i s [A] 5 - - - - -5 5 Rys.9. Przebieg prądu fazowego stojana silnia przy sterowaniu IFOC n z n

] ] Zeszyty Problemowe Maszyny Eletryczne Nr / (), M m [ Nm - - M m - 5 t [ s ] Rys.. Przebieg momentu eletromagnetycz. i momentu obciążenia przy sterowaniu DFOC i s [A] 5 - - - - -5 5 Rys.. Przebieg prądu fazowego stojana silnia przy sterowaniu DFOC, M m [ Nm - M m - 5 Rys.. Przebieg momentu eletromagnetycz. i momentu obciążenia przy sterowaniu DTC i s [A] - - - 5 t [ s ] Rys.. Przebieg prądu fazowego stojana silnia przy sterowaniu DTC Wynii badań symulacyjnych wsazują, że wszystie rozpatrywane metody sterowania wetorowego silniiem inducyjnym wielofazowym pozwalają na osiągnięcie wymaganej w uładach napędowych doładności regulacji prędości ątowej silnia, występuje taże szyba reacja silnia na zmiany obciążenia mechanicznego. W porównaniu do metod sterowania polowozorientowanego IFOC i DFOC przy stosowaniu metody DTC uzysuje się prostszą struturę uładu regulacji, bra onieczności przeształceń uładów współrzędnych oraz niższy oszt uładu.. Podsumowanie Model matematyczny i algorytmy sterowania silniiem inducyjnym wielofazowym są bardziej złożone od stosowanych w silniach -fazowych. W uładach sterowania należy uwzględnić waruni przetwarzania energii eletromechanicznej wyniających z oddziaływania wielości eletromagnetycznych rozpatrywanych w podstawowych i dodatowych uładach współrzędnych. Badania uładów sterowania silniów inducyjnych wielofazowych pozwalają na stwierdzenie, że wetorowe metody sterowania zapewniają wystarczającą w pratycznych zastosowaniach doładność regulacji. Przedstawione strutury sterowania są możliwe w technicznej realizacji z zastosowaniem technii miroprocesorowej. 7. Literatura []. Drozdowsi P.: Multiphase cage induction motors for controlled drives. Zeszyty Problemowe - Maszyny Eletryczne, nr 9,, s. 7- []. Huang J., Kang M., Yang J., Jiang H., Liu D.:Multiphase Machine Theory and Its Applications. Proc. of Internat. Conf. on Electrical Machines and Systems, ICEMS, Wuhan, China, pp.-7 []. Levi E., Bojoi R., Profumo F., Toliyat H.A., Williamson S.: Multiphase induction motor drives a technology status review. IET Electr. Power Appl., 7, V., Iss., pp. 9 5 []. Namhun K., Minhuei K.: Modified Direct Torque Control System of Five Phase Induction Motor. Journal of Electrical Engineering & Technology.V., No., 9, pp.-7 [5]. Pieńowsi K.: Analiza i sterowanie wielofazowego silnia inducyjnego latowego. Prace Nauowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Eletrycznych Politechnii Wrocławsiej, Nr 5, s.5-9 []. Sowmiya M., Renuadevi G, Rajambal K.: IFOC of Five-Phase Induction Motor Drive. Proc. of Internat. Conf. on Power Energy and Control (ICPEC),, pp.-9 Autorzy Mgr inż. Jace Listwan, dotorant PWr, e-mail: jace.listwan@pwr.edu.pl Dr hab. inż. Krzysztof Pieńowsi, prof. PWr, e-mail: rzysztof.pienowsi@pwr.edu.pl Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Eletrycznych, Politechnia Wrocławsa