Determinarea pozitiei rotorului

Transcription

1 Determinarea pozitiei rotorului

2 Introducere Precizia necesar Numrul de faze, sistemul de alimentare 2 2 m m Metode de detectarea poziiei: - directe - traductoare - necesit spatiu - scump. - indirecte - nu necesit spatiu - comanda complex - sistem de calcul

3 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului - rezolvere - selsine - indicatoare cu iesire digitala Scema de principiu a traductorului cu 3 biti cu sase si opt sectoare.

4 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului Pozitia rotorului Codul de iesire a traductorului [ungh el.] Banda 1 Banda 2 Banda Codul de iesire in cazul unui disc cu 3 benzi si 6 sectoare

5 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului Pozitia rotorului Codul de iesire a traductorului [ungh el.] Banda 1 Banda 2 Banda Codul de iesire in cazul unuidisc cu 3 benzi si 8 sectoare

6 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului Numarul de biti a Numarul de sectoare s a...2 a Numarul de benzi o rotatie a Precizia : 360 s Encoder optic 3 benzi 90 o N impuls Precizia 360 N Dezavantajul principal al traductoarelor optice constituie îmbtrânirea sursei 5i receptorului optic

7 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului traductorul pe baza efectului Hall. Stab. +Vcc I B Hall Amplific. de iesire U H U H Principiul efectului Hall Schema circuitului integrat Polaritatea semnalul de ie5ire U H depinde de direc<ia induc<iei magnetice. Se transforma in impulsuri dreptunghiulare.

8 Metode directe de detectare a pozitiei rotorului Circuitul integrat se a5eaz cât mai aproape de magnetul permanent de pe rotor, dac aceasta nu este posibil se folose5te un magnet auxiliar montat pe rotor precizia este de 60º. A5ezarea traductoarelor Hall pentru un motor cu trei faze

9 Estimarea poziiei rotorului Exist, principial, dou clase de metode de estimare a pozi<iei rotorului: Metode de calcul în care se utilizeaz valorile msurate ale tensiunii 5i curentului fazelor ma5inii. Metode de calcul care utilizeaz informa<ii ob<inute prin aplicarea unor tensiuni de frecven< ridicat, diferite de cele de alimentare de for<, la fazele ma5inii. Metodele cele mai utilizate din prima clas sunt: Estimarea bazat pe varia<ia inductan<ei fazei. Estimarea bazat pe msurarea tensiunii electromotoare induse. Estimarea bazat pe utilizarea sistemelor cu observatori.

10 u Ecua<ia circuitului statoric al fazei este d dt d dt [ + L ( ( ),i ) i ] R i + R i + M M u tensiunea de alimentare al fazei statorice, i curentul fazei statorice, fluxul total al fazei statorice M fluxul produs de magnetul permanent în faza statoric, R rezisten<a fazei statorice, L inductivitatea fazei statorice, care depinde de pozi<ia relativ a fazei fa< de rotor, unghiul 5i de curentul fazei i 5i se poate scrie sub forma L ( ( ),i ) L ( ( )) + L ( i ) M 0 M

11 tg 0 tg -i 0 i Varia<ia fluxului fazei cu satura<ia.

12 Determinarea poziiei rotorului în repaus Dac în repaus o faz statoric este alimentat, atunci curentul cre5te exponen<ial în func<ie de constant de timp a circuitului, dup rela<ia unde constanta de timp: u i ( ) t 1 R T e T T L R L 0 ( ( )) + L ( i ) M R

13 1.5 i +i 1 -i t + t - 0 t Varia<ia curen<ilor la alimentarea fazei. Diferen<a dintre timpii de cre5tere t t + + R ( ) ( ) ( ) I I t I T T ln I U

14 Poziia Semnul diferenei timpilor Poziia rotorului de cretere a curenilor rotorului Alimentare Alimentare unei faze sgn(t) a dou faze [ungh el.] t 1 t 2 t 3 [ungh el.]

15 Determinarea poziiei rotorului în micare; se induce o t.e.m. de valoarea e d dt M M e d dt T.e.m. indus depinde de - - pozi<ia rotorului, - varia<ia câmpului magnetic, -viteza de rota<ie Varia<ia cu pozi<ia rotorului a t.e.m pe faz.

16 Tensiunea la bornele motorului u d Ri +, dt [ L ( ( ) ) ] M i i e Aceast diferen< determin eroarea de metod a determinrii pozi<iei rotorice prin msurarea tensiunii la borne. Eroarea poate fi mic5orata dac se msoar curentul 5i se calculeaz t.e.m, punctul de nul al înf5urrii statorice este accesibil. Trecerea prin zero a t.e.m. induse coincide cu unghiurile, 1,2, deci pozi<ia rotorului în cazul înf5urrii trifazate se poate determina cu precizia de 60º electrice.

17 1.realizm un nul artificial R R 2/se calculeaz componentele ortogonale ale vectorului de tensiune A B C R N U d U A N M. Crearea nulului artificial. U q ( U U ) C B 1 3 Trecerea prin zero a componentei U d corespunde unghiurilor rotorice de, 1,2... la trecerea prin zero a componentei U q conform U B U C.

18 U 1 U C U A U B Varia<ia tensiunilor motorului cu pozi<ia rotorului corespund pozi<iei rotorice de + 6

19 3. msurarea tensiunii armonice de ordinul trei Dac nulul înf5urrii este accesibil e 3 0 între cele dou nuluri se poate msura armonica de ordinul trei a tensiunii Dup filtrare se poate calcula fluxul inductor armonica trei. Trecerea prin zero a fluxului se repeta din 60º în 60. Varia<ia armonicilor de ordinul trei ale t.e.m. 5i fluxului cu pozi<ia rotorului.

20 Determinarea poziiei din variaia inductivitii proprii i mutuale. La motoare la care inductivitatea nu depinde de satura<ie ci numai de pozi<ia rotorului dac presupunem ca nu se schimb mult pozi<ia pân când alimentm fazele cu tensiunile U + 5i U - 5i msurm dup un interval scurt t curen<ii I + 5i I -, atunci se pot calcula derivatele curen<ilor di + di dt dt Scriind ecua<ia de tensiune pentru tensiunile U + 5i U - 5i sczându-le rezult ecua<ia: u + u 2 U R ( + i ) + i i 1 L i di dt + i di dt i

21 Efectuând msurtorile pentru fiecare faz se poate calcula L i pentru o rota<ie complet se poate defini o valoare medie L i0 5i rezult varia<ia inductivit<ii de cuplaj: L i L i 0 L i sin de unde se poate calcula pozi<ia rotorului. este posibil efectuarea in prealabil amsurtorilor pentru determinarea valorii inductivit<ii cu pozi<ia rotorului 5i în func<ionare, valoarea msurat se compar cu cele tabelate. Dac inductivit<ile L i formeaz un sistem simetric, atunci folosim proprietatea dat de rela<ia (10), unghiul se poate calcula independent de amplitudine. Astfel aceast metod nu necesit cunoa5terea parametrilor 5i deci se poate folosi 5i în repaus. 10

22 Bibliografie Lee P., W., Polloc C. - Rotor position detection techniques for brush-less permanent magnet and reluctance motor drives. IEEE Ind. App. Soc. 1992,pp Naidu M., Bose B.,. - Rotor position estimation scheme of a permanent magnet synchronous machine for high performance variable speed drive. IEEE Ind. App. Soc. 1992, pp Jufer M. - Indirect sensors for electric drives. Proceedings EPE 95, pp Gati A. - özvetett helyzetmeghatározás állandó mágnes, efenélüli motoros hajtáshoz. Eletrotechnia, 1997, nr. 12, pp Biró ároly, Biró Zoltán- A villamosgépe forgórészhelyzeténe meghatározása, Muszai Szemle, nr 1, 1998 pp, 2-8. Br/sse A, Sensorloser Betrieb einer geshalteten Relutans motors mittles alman Filter Teza de doctorat, IEM, RWTH Aachen Germania 1998 Husain I, Indirect rotor-position estimation techniques for switched reluctance motors: a review, Electromotion, vol 3, 1996, no2, pp