vektorski upravljan asinhroni motornominalna radna tačka, ustaljeno stanje. koordinatni sistem...
TRANSCRIPT
![Page 1: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/1.jpg)
VEKTORSKI UPRAVLJAN
ASINHRONI MOTOR
e s rm i r r
:
![Page 2: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/2.jpg)
Osobine pogona sa vektorskim upravljanjem
• Cilj (zadatak) je nezavisno upravljanje fluksom i momentom asinhronog motora
• Pogon mora imati energetski pretvarač – aktuator. U zavisnosti od tipa aktuatora, zavisi i način realizacije upravljačkog sistema.
• Pogon mora imati regulaciju struje, zahteva se promena učestanosti, amplitude i položaja prostornog vektora struje.
![Page 3: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/3.jpg)
qs s qs qs s dsu R i p (1)
ds s ds ds s qsu R i p
0 ( )r qr qr s drR i p
0 ( )r dr dr s qrR i p
qs s qs qrL i M i
ds s ds drL i M i
qr r qr qsL i M i
dr r dr dsL i M i
3( )
2e qs dr ds qr
r
Mm P i i
L
Dinamički model asinhronog motora Sinhrono rotirajući referentni sistem
rs s d
pdt
(4)
(3)
(8)
(5)
(6)
(7)
(2)
(9)
s sL M
r rL M
![Page 4: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/4.jpg)
qs s qs qs s dsu R i p (1)
ds s ds ds s qsu R i p
0 0r qr r drR i
0 0r dr drR i p
qs s qs qrL i M i
ds s ds drL i M i
0 r qr qsL i M i
dr r dr dsL i M i
Koordinatni sistem se postavi tako da u svakom trenutku važi: 0qr
(4)
(3)
(8)
(5)
(6)
(7)
(2)
3 3( )
2 20e qs dr ds qs dr
r r
M Mm P i i P i
L L
(9)
0qr
qr
dp
dt
r s
![Page 5: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/5.jpg)
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 11
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
Nominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude 0, 1r.j.ds qsu u
0,723r.j.
0,691r.j.
qs
ds
i
i
q
d 0,05r.j.
0,947 r.j.
qs
ds
0,728r.j.
0,053r.j.
qr
dr
i
i
0,064 r.j.
0,889 r.j.
qr
dr
sur
sir
sr
rr
rir
![Page 6: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/6.jpg)
Nominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude 0, 0,891r.j.qr dr
sur
sir
rr
rir
sr
Strelice su ostale na svojim mestima, koordinatni sistem je “zaokrenut”.
![Page 7: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/7.jpg)
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 11
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
Nominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude 0, 0,891r.j.qr dr
0,771r.j.
0,637 r.j.
qs
ds
i
i
0,119 r.j.
0,941r.j.
qs
ds
0,73r.j.
0
qr
dr
i
i
0,997 r.j.
0,072r.j.
qs
ds
u
u
sur
sir
sr
rr
rir
q
d
![Page 8: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/8.jpg)
r qrr
dr
R i
dr r drp R i
qsqr
r
M ii
L
dr dsdr
r
M ii
L
(4)
(3)
(8)
(7)
(8)(4) dr ds
dr rr
M ip R
L
r r
rr r
L MT
R R
r dr dr dsT p M i 1
dr dsr
Mi
T p
(7)(3) 1qs qsr
rr dr r dr
M i M iR
L T
![Page 9: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/9.jpg)
1dr ds
r
Mi
T p
1qs qsrr
r dr r dr
M i M iR
L T
Model pogona sa vektorskim upravljanjem
qs s qs qs s dsu R i p
ds s ds ds s qsu R i p
2s r
qs qsr
L L Mi
L
2s r
ds ds drr
L L Mi
L
3
2e qs dr
r
Mm P i
L
rs s r
0 0 0
( ) ( ) ( ) ( )
t t t
rs s r r st t t t dt dt dt
![Page 10: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/10.jpg)
dr dsM i 1 qsr
r ds
i
T i
Model pogona sa vektorskim upravljanjem u ustaljenom stanju
qs s qs s dsu R i
ds s ds s qsu R i
2s r
qs qsr
L L Mi
L
ds s dsL i
23
2e qs ds
r
Mm P i i
L
( )s r m rP
r rr
r r
L MT
R R
![Page 11: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/11.jpg)
Vektorski upravljan asinhroni motor
ids Određuje fluks.
iqs Određuje moment.
• Uspostavljanje fluksa u motoru ostvaruje se uspostavljanjem struje u statorskim namotajima (ids).
• Komanda momenta (iqs) se ne dozvoljava u toku procesa pobuđivanja.
![Page 12: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/12.jpg)
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 11
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
q
d
1 2 1
2
2 1
1 2
1 1
2 2
0, 0,891r.j.
0, 0,891r.j.
qr dr
qr dr
1 1
2 2
0,771r.j., 0,637 r.j.
0,193r.j., 0,637 r.j.
qs ds
qs ds
i i
i i
1 1
2 2
0,119r.j., 0,941r.j.
0,03r.j., 0,941r.j.
qs ds
qs ds
1 1
2 2
0,730r.j. 0 r.j.
0,182r.j. 0 r.j.
qr dr
qr dr
i i
i i
1 1
2 2
0,997 r.j., 0,072r.j.
0,995r.j., 0,017 r.j.
qs ds
qs ds
u u
u u
Promena opterećenja kod vektorski regulisanog asinhronog motora (s=const.) Rasterećenje: Opterećenje:
1
2 1
2
![Page 13: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/13.jpg)
Načini realizacije vektorskog upravljanja
Indirektno vektorsko upravljanje
• Na osnovu zadatih struja izračunava se rotorska učestanost (r)
• Zbir rotorske učestanosti i brzine se koristi kao brzina referentnog sistema, a ugao sistema se dobija integracijom brzine referentnog sistema.
• Varijanta sa integracijom učestanosti rotorskih struja je bolje prilagođena realizacijama sa enkoderom.
Direktno vektorsko upravljanje
• Ugao referentnog sistema se određuje iz proračuna flukseva (na bazi merenja struja, podataka o naponu i brzini).
• Može se realizovati i bez podatka o uglu (brzini) vratila motora.
![Page 14: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/14.jpg)
Indirektno vektorsko upravljanje sa strujno regulisanim IŠM invertorom
CRPWM
Current Regulated Pulse Width Modulated inverter
E – Enkoder, davač pozicije vratila motora
M
( , , )a b ci i i E
* * *, ,a b ci i i
,q d
, ,a b c
rs
r
*qsi
*dsi
r
1 rT
1
1 rT p
*qsi
*dsi
CRPWM
![Page 15: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/15.jpg)
i as*
i bs*
i cs*
uas
ubs
ucs
DC+
DC-
i as
i bs
i cs
+
+
+
-
-
-
komparatori
Principijelna blok šema strujno regulisanog IŠM invertora
![Page 16: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/16.jpg)
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
-2
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3
ias
uas
*ias
vreme[r.j.]
[r.j.][r.j.]
uas
i s
Prikaz rada histerezisnog regulatora struje
![Page 17: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/17.jpg)
Indirektno vektorsko upravljanje sa IŠM invertorom i regulacijom struje u sinhrono
rotirajućem koordinatnom sistemu
*abcsu
, ,a b c
,q d , ,as bs csi i i
qsi
*qsi
Reg.q
rs
,q d
, ,a b c
*qsu
dsi
*dsi
Reg.d
*dsu
IŠM
(P
WM
) 1S
6S
rs
r
r
1 rT
1
1 rT p
E
M
![Page 18: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/18.jpg)
Direktno vektorsko upravljanje sa IŠM invertorom i regulacijom struje u sinhrono
rotirajućem koordinatnom sistemu
*abcsu
, ,a b c
, , ,as bs csi i i
qsi
*qsi
Reg.q
rs
,q d
, ,a b c
*qsu
dsi
*dsi
Reg.d
*dsu
IŠM
(P
WM
) 1S
6S
rs
r
E
M
, ,as bs csu u u
dcu
, ,a b c
, su
su
si
si
Estima-
cija
dsi
qsi
rd
rqdcu1 6S S
![Page 19: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/19.jpg)
Struktura bloka estimacije u direktnom vektorskom upravljanju (naponski estimator flukseva)
0
t
s s s su R i dt
0
t
s s s su R i dt
2r r r
r s sL L L M
iM M
2r r r
r s sL L L M
iM M
22
cos rrs
r r
22
sinr
rs
r r
![Page 20: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/20.jpg)
Struktura bloka estimacije u direktnom vektorskom upravljanju (strujni estimator flukseva)
0
tr
r s r rr
RM i dt
L
0
tr
r s r rr
RM i dt
L
22
cos rrs
r r
22
sinr
rs
r r
![Page 21: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/21.jpg)
Prikaz rada pogona sa asinhronim motorom sa indirektnim vektorskim upravljanjem
• Regulatori struje su u sinhronom referentnom sistemu, PI tipa, u kontinualnom domenu
• Korišćeni su idealni naponski izvori za napajanje motora
• d- komponenta struje je konstantna
• q- komponenta struje se skokovito menja u vremenu
• Rezultati su dobijeni simulacijom
![Page 22: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/22.jpg)
Simulacioni blok dijagram
![Page 23: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/23.jpg)
d- i q- komponente struje statora (-zadata i -ostvarena)
![Page 24: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/24.jpg)
Fazne struje, brzina i moment motora
![Page 25: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/25.jpg)
Učestanost u rotoru, fluks rotora (iz upravljačkog sistema)
![Page 26: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/26.jpg)
Fazne struje, brzina i moment motora (uveličan detalj promene q- komponente struje)
![Page 27: Vektorski upravljan asinhroni motorNominalna radna tačka, ustaljeno stanje. Koordinatni sistem orijentisan tako da bude MM qr dr cc 0, 0,891r.j. u s r i s r M r r i r r M s r Strelice](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022081620/61195ffcadb617080b1c69ba/html5/thumbnails/27.jpg)
Fazne struje, brzina i moment motora (uveličan detalj promene q- komponente struje)