Regulisani elektromotorni pogoni sa asinhronim mašinama Direktna kontrola momenta

Similar documents
Regulisani elektromotorni pogoni sa asinhronim mašinama vektorsko upravljanje

UPRAVLJANJE POGONIMA SA ASINHRONIM

Simulacioni model direktne kontrole momenta sa diskretizovanim naponskim intenzitetima 1

POGONSKI PRETVARAČI U ELEKTROMOTORNIM POGONIMA SA ASINHRONIM ELEKTROMOTOROM

Projektovanje paralelnih algoritama II

METODE ZA IDENTIFIKACIJU PARAMETARA ASINKRONOG MOTORA

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Drumska vozila Uputstvo za izradu vučnog proračuna motornog vozila. 1. Ulazni podaci IZVOR:

International Journal of Advance Engineering and Research Development

SYNCHRONIZATION OF HYDROMOTOR SPEEDS IN THE SYSTEM OF WHEEL DRIVE UDC : Radan Durković

ELEKTROMOTORNI POGONI

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM 1 studij Matematika i fizika; smjer nastavnički MJERENJE MALIH OTPORA

ISPITIVANJE PIROPATRONA I RAKETNOG MOTORA PILOTSKOG SEDIŠTA

Adaptive Speed Observer using Artificial Neural Network for Sensorless Vector Control of Induction Motor Drive

CONTROL ASPECTS OF WIND TURBINES. Faizal Hafiz, Wind Energy Research Group, SET Center

Inertia Identification and Auto-Tuning. of Induction Motor Using MRAS

Pasivni filter Aktivni filter Aktivni ispravljač

SIMULATION OF STEADY-STATE PERFORMANCE OF THREE PHASE INDUCTION MOTOR BY MATLAB

DTC Based Induction Motor Speed Control Using 10-Sector Methodology For Torque Ripple Reduction

Kontrola temperature uljnih transformatora promenom brzine obrtanja ventilatora

DYNAMIC HEAT TRANSFER IN WALLS: LIMITATIONS OF HEAT FLUX METERS

Mathematical Modelling of an 3 Phase Induction Motor Using MATLAB/Simulink

MATHEMATICAL ANALYSIS OF PERFORMANCE OF A VIBRATORY BOWL FEEDER FOR FEEDING BOTTLE CAPS

UPRAVLJANJE BRZINOM VRTNJE SINKRONOG MOTORA S PERMANENTNIM MAGNETIMA CONTROLLING THE SPEED OF THE SYNCHRONOUS MOTOR ROTATION WITH PERMANENT MAGNET

Metod za indirektno određivanje parametara turbogeneratora u radnim uslovima

Dr Željko Aleksić, predavanja MS1AIK, februar D. Stefanović and M. Kayal, Structured Analog CMOS Design, Springer 2008.

CHAPTER 2 MODELLING OF INTERIOR PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR

APPROPRIATENESS OF GENETIC ALGORITHM USE FOR DISASSEMBLY SEQUENCE OPTIMIZATION

Fuzzy Adaptive Control of an Induction Motor Drive

A Microscopic Investigation of Force Generation in a Permanent Magnet Synchronous Machine

Mathcad sa algoritmima

DEVELOPMENT OF DIRECT TORQUE CONTROL MODELWITH USING SVI FOR THREE PHASE INDUCTION MOTOR

Three phase induction motor using direct torque control by Matlab Simulink

Određivanje dinamičkih karakteristika regulatora napona statora i struje pobude elektromašinskog pobudnog sistema sa jednosmernom budilicom

We could express the left side as a sum of vectors and obtain the Vector Form of a Linear System: a 12 a x n. a m2

Transient Analysis of Three Phase Squirrel Cage Induction Machine using Matlab

UVOD 2 II REGULATORI ZA KONTROLU POZICIJE 3 A: PD REGULATOR 4 B: PID REGULATOR 9 C: NELINEARNI ZAKONI UPRAVLJANJA 13 III DISKUSIJA 20

CHEMICAL REACTION EFFECTS ON VERTICAL OSCILLATING PLATE WITH VARIABLE TEMPERATURE

Parameter Estimation of Three Phase Squirrel Cage Induction Motor

Regulacija napona i učestanosti dizel električnog agregata opterećenog asinhronim motorom

Elimination of the Voltage Oscillation Influence in the 3-Level VSI Drive Using Sliding Mode Control Technique

Oracle Spatial Koordinatni sustavi, projekcije i transformacije. Dalibor Kušić, mag. ing. listopad 2010.

ANALYTICAL AND NUMERICAL PREDICTION OF SPRINGBACK IN SHEET METAL BENDING

X SIMPOZIJUM Energetska elektronika 10 th SYMPOSIUM on Power Electronics. Novi Sad, Yugoslavia,

CHAPTER 5 SIMULATION AND TEST SETUP FOR FAULT ANALYSIS

ESTIMACIJA BRZINE VRTNJE SINKRONOG GENERATORA VJETROAGREGATA KORIŠTENJEM KALMANOVA FILTRA

Electron ic pole changing techn ique of multi2phase induction motor

PRIMENA ENERGETSKE ELEKTRONIKE U AMPLITUDSKOJ I FREKVENTNOJ KONTROLI VIBRACIONOG TRANSPORTA I DOZIRANJA RASUTIH MATERIJALA

SIMULACIJA PREKIDAČKO-RELUKTANTNOG MOTORA SWITCHED RELUCTANCE MOTOR SIMULATION

REGIONALNI CENTAR ZA TALENTE VRANJE

Realizacija i ocjena MPPT algoritama u fotonaponskom sistemu napajanja

Determination of Synchronous Generator Armature Leakage Reactance Based on Air Gap Flux Density Signal

Optimized Torque Control via Backstepping Using Genetic Algorithm of Induction Motor

DESIGN OF ROBUST CONTROL SYSTEM FOR THE PMS MOTOR

Digitalno regulisani pogoni naizmenične struje

EE595S : Class Lecture Notes Parameter Identification and Maximum Torque Per Amp Control Algorithm

SINHRONE MAŠINE Literatura: 1. A.E.Fitzgerald , C. Kingsle

MODELIRANJE SUSTAVA OBNOVE KINETIČKE ENERGIJE BOLIDA FORMULE 1

Thermohemija. Energija. Prvi zakon termodinamike. Entalpija / kalorimetrija

Philippe Jodin. Original scientific paper UDC: :519.6 Paper received:

MODEL PARCIJALNIH PRAŽNJENJA KOD VELIKIH OBJEKATA DISHARGE MODEL OF LARGE APPARATUS

AIR CURTAINS VAZDU[NE ZAVESE V H

A Direct Torque Controlled Induction Motor with Variable Hysteresis Band

2016 Kappa Electronics Motor Control Training Series Kappa Electronics LLC. -V th. Dave Wilson Co-Owner Kappa Electronics.

OA07 ANNEX 4: SCOPE OF ACCREDITATION IN CALIBRATION

ADAPTIVE NEURO-FUZZY MODELING OF THERMAL VOLTAGE PARAMETERS FOR TOOL LIFE ASSESSMENT IN FACE MILLING

Modeling and Simulation of Indirect Field Oriented Control of Three Phase Induction Motor using Fuzzy Logic Controller

COMPARISION BETWEEN TWO LEVEL AND THREE LEVEL INVERTER FOR DIRECT TORQUE CONTROL INDUCTION MOTOR DRIVE

Matrix Theory and Differential Equations Homework 6 Solutions, 10/5/6

SPEED-CONTROLLED ELECTRICAL DRIVE WITH NOVEL DISTURBANCE OBSERVER UDC Djordje Stojić 1, Milić Stojić 2

X SIMPOZIJUM Energetska elektronika 10 th SYMPOSIUM on Power Electronics. Novi Sad, Yugoslavia,

A Multirate Field Construction Technique for Efficient Modeling of the Fields and Forces within Inverter-Fed Induction Machines

Sensorless Induction Motor Speed Control with Fast Dynamic Torque Control

Red veze za benzen. Slika 1.

A Fault Tolerant Control Structure for an Induction Motor Drive System

ECE-620 Reduced-order model of DFIG-based wind turbines

International OPEN ACCESS Journal Of Modern Engineering Research (IJMER)

Computation of Static, Steady-state and Dynamic Characteristics of the Switched Reluctance Motor

Modelling and Simulation of Direct Self-Control Systems*

5 th INTERNATIONAL CONFERENCE Contemporary achievements in civil engineering 21. April Subotica, SERBIA

MODEL AKTIVNOG DIODNO PRITEGNUTOG TRORAZINSKOG IZMJENJIVAČA ZA SIMULACIJU KOMUTACIJA I KRATKIH SPOJEVA

Elektrotehnički fakultet Osijek, Sveučilište J. J. Strossmayera u Osijeku, Osijek, Hrvatska

NAPREDNI FIZIČKI PRAKTIKUM II studij Geofizika POLARIZACIJA SVJETLOSTI

Speed Sensor less DTC of VSI fed Induction Motor with Simple Flux Regulation for Improving State Estimation at Low Speed

ANALYSIS OF INFLUENCE OF PARAMETERS ON TRANSFER FUNCTIONS OF APERIODIC MECHANISMS UDC Života Živković, Miloš Milošević, Ivan Ivanov

ECE 422/522 Power System Operations & Planning/ Power Systems Analysis II 2 Synchronous Machine Modeling

Programiranje u realnom vremenu Bojan Furlan

PRELIMINARY COMMUNICATION Influence of chloride ions on the open circuit potentials of chromium in deaerated sulfuric acid solutions

Control of Wind Turbine Generators. James Cale Guest Lecturer EE 566, Fall Semester 2014 Colorado State University

Direct torque control of three Phase induction motor using matlab

ZANIMLJIV NAČIN IZRAČUNAVANJA NEKIH GRANIČNIH VRIJEDNOSTI FUNKCIJA. Šefket Arslanagić, Sarajevo, BiH

Ispitivanja sistema pobude generatora u HE "Uvac"

RACIONALIZACIJA SOPSTVENE POTROŠNJE ELEKTRIČNE ENERGIJE U TERMOELEKTRANI "MORAVA"

A STUDY ON NATURAL CONVECTION HEAT TRANSFER IN COMPLEX BOUNDARIES

Cyclical Surfaces Created by a Conical Helix

APPLICATION OF FUZZY LOGIC FOR REACTIVE POWER COMPENSATION BY SYNCHRONOUS MOTORS WITH VARIABLE LOAD

Name: Solutions Final Exam

Simulation of Direct Torque Control of Induction motor using Space Vector Modulation Methodology

HYSTERESIS COMPENSATION OF ELECTROMAGNETS UDC

The Application of Anti-windup PI Controller, SIPIC on FOC of PMSM

Transcription:

Regulisani elektromotorni pogoni sa asinhronim mašinama Direktna kontrola momenta Istorijski pregled Opis metode Način realizacije Podešavanje parametara regulatora brine Pregled karakteristika Prevazilaženje nedostataka

Direktna kontrola momenta DTC (Direct Torque Control) Jedna metoda upravljanja trenutnim vrednostima momenta i fluksa. Pruža određene prednosti u odnosu na vektorsko upravljanje. Metoda je bazirana na topologiji naponskog invertora. Može se prilagoditi i pogonima sa strujnim invertorima.

Istorijski pregled Kompanija ABB je 995. ponudila na tržište prvi industrijski pretvarač sa direktnom kontrolom momenta ACS 600. IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL. IA-22, NO. 5. SEPTEMBER/OCTOBER 986 A New Quick-Response and High-Efficiency Control Strategy of an Induction Motor ISAO TAKAHASHI, MEMBER, IEEE, AND TOSHIHIKO NOGUCHI

Šta je cilj? Struktura regulisanog pogona koju želimo da ostvarimo: U dc Reg. brzine m e Reg. momenta S m - ˆ - ˆ e m s Reg. fluksa S Izbor vektora 6 - ˆs S mˆ e S ˆ Model motora (adaptivni) T -T R R6 U dc i abcs M E

Stacionarni referentni sistem d uqs Rs iqs qs dt () d u R i p (2) dt ds s ds ds d dt - () 0 Rr iqr qr dr d dt (4) 0 Rr idr dr qr rs L i M i (5) qs s qs qr L i M i (6) ds s ds dr L i M i (7) qr r qr qs L i M i (8) dr r dr ds me P ( iqs ds - ids qs ) (9) 2 0 Statorske jednačine Rotorske jednačine Jednačina momenta

Jednačina momenta u vektorskoj formi me P is s P is s sin 2 2 m e i s m e s

U s q j X I j I R s s s s s s I s E s I s s d Fazorski dijagram statorskih veličina Uvek nam je potreban stalan fluks. Struja, odnosno moment motora se može podešavati podešavanjem trenutne vrednosti vektora napona.

bs Transformacije statorskih as veličina cs bs cs d as bs cs rs =0, rs (0) = 0 as q rs 0 f K qd0s s abcs f f f f abcs as bs cs f f f f qd0s qs ds 0s f T T

Stacionarni koordinatni sistem Matrice transformacije statorskih veličina K s -0,5-0,5 2 0-2 2 0,5 0,5 0,5 K - s 0-0,5-2 -0,5 2

Šema energetskog pretvarača pogona sa asinhronim motorom ~ R R T R C Vdc T R a u a T R T R5 b u b T R2 T R4 T R6 c u c ~ AM diodni ispravljač kolo za kočenje filter u međukolu PWM invertor u a Pontencijal u odnosu na negativnu šinu jednosmernog međukola

Vrednosti potencijala u a u funkciji stanja prekidača u grani a T u a Tranzistor T R Tranzistor T R2 Stanje S a V dc uključen isključen 0 isključen uključen 0

u u u as bs cs Definicije napona i struja motora u stacionarnom koordinatnom sistemu Međufazni naponi računati pomoću potencijala prema negativnoj šini jednosmernog međukola: u u -u ab a b u u -u bc b c u u -u ca c a Fazni naponi u odnosu na zvezdište motora: u u u ab bc ca - u - u - u ca ab bc u qs u as u u - u u i ds cs bs cb qs Naponi motora u stacionarnom koordinatnom sistemu: Struje motora u stacionarnom koordinatnom sistemu: i as i i -i ds cs bs Uvažen je koeficijent 2/ u transformaciji.

Izlazni naponi invertora u skladu sa odgovarajućim stanjima prekidača V 5 V 6 (0,,0) (,,0) V 4 (0,,) (V 7, V 8 ) 2 (0,0) V V (,0,0) q=a V (0,0,) d V 2 (,0,)

Prikaz napona i struja u stacionarnom koordinatnom sistemu Mala efektivna vrednost napona Velika efektivna vrednost napona Napon Struja

Stanje invertora Prekidačka stanja invertora i naponi mašine T2 Stanje grana Potencijal priključka motora Linijski naponi Fazni naponi qd komponente S a S b S c u a u b u c u ab u bc u ca u as u bs u cs u qs u ds V 0 0 V dc 0 0 V dc 0 -V dc 2 V - V - V 2 V 0 V 2 0 V dc 0 V dc V dc -V dc 0 V 0 0 0 0 V dc 0 -V dc V dc V 4 0 0 V dc V dc -V dc 0 V dc V 5 0 0 0 V dc 0 -V dc V dc 0 V 6 0 V dc V dc 0 0 V dc -V dc V - V 2 - V - V V 2 - V - V V 2 V V V 2 V V - V 2 - V V - V V dc V dc 2 - V 0 - V V V 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 V 8 V dc V dc V dc 0 0 0 0 0 0 0 0 V - dc V - dc

Izračunavanje vektora fluksa (intenziteta i ugla) Integracija naponskih jednačina u - R i dt e dt qs qs s qs qs u - R i dt e dt ds ds s ds ds 2 2 s qs ds s - qs tg ds 0 ds cos s ds s sin s qs s

Podela na sektore za identifikaciju položaja statorskog fluksa V 5 V 6 60 S 5 S 6 s 2 V 4 S 4 qs S V q s S ds S 2 s s V V 2 d

2 6 5 4 0 s 2 s 2 s 4 s 4 5 s 5 2 s Ugao s S Ugao θ φs definisan u odnosu na d-osu

Drugi način određivanja sektora u kom se nalazi statorski fluks T ds s 2 - s ds s 2 2 ds ds - s 2 qs qs qs qs qs qs qs 0 0 0 0 0 0 S θ 2 4 6 5 φ s uvek ima pozitivnu vrednost

Prekidačke logike za fluks i moment Odnos fluksa prema zadatoj vrednosti s s s s Prekidačka fun. S φ 0 T5 Odnos momenta prema zadatoj vrednosti e - e e m m m e e e e -m m - m m e - e - e m m m Prekidačka fun. S m 0 - T6

Komparatori fluksa i momenta S φ s s S m m e m e - 2me

Efekat uključenja naponskih vektora na fluks V 5 V 6 e d s dt Rs 0 V 4 V q V t V t 2 2 V t i s V t 4 4 s 6 V t 6 6 V V 2 4 d 2

Tabela upravljanja invertorom Prekidačke funkcije S θ Sektor u kom se nalazi fluks T7 S φ S m S S 2 S S 4 S 5 S 6 V 6 V V 2 V V 4 V 5 0 V 8 V 7 V 8 V 7 V 8 V 7 - V 2 V V 4 V 5 V 6 V V 5 V 6 V V 2 V V 4 0 0 V 7 V 8 V 7 V 8 V 7 V 8 - V V 4 V 5 V 6 V V 2

~ Implementacija DTC upravljanja V dc invertor a b c AM Т R Т R2 Т R Т R4 Т R5 Т R6 T T T S a S b S c ibs ics uabs ubcs T 7 S m T 6 V i m e 2 P T 2 iqs s K s ids R s R s uds s K s u qs m e m e S S T 5 T fs s s 2 2 s ds qs qs fs arctg ds ds qs

Regulisani elektromotorni pogon sa direktnom kontrolom momenta U dc Reg. brzine m e Reg. momenta S m - ˆ - ˆ e m s Reg. fluksa S Izbor vektora 6 - ˆs S mˆ e S ˆ Model motora (adaptivni) T -T R R6 U dc i abcs M E

Rad u proširenom opsegu brzina (slabljenje polja) U dc Reg. brzine m e Reg. momenta S m - ˆ - ˆ e m s Reg. fluksa S Izbor vektora 6 - ˆs S mˆ e S ˆ Model motora (adaptivni) T -T R R6 U dc i abcs M E

Podešavanje parametara regulatora brzine - K T Reg. brzine m e Te Regulacija momenta m e m m - pt m Filter merene brzine K p T p T e Vreme uspona momenta na zadatu naglu poromenu referentne vrednosti (step komandu) od do 5 ms

Podešavanje parametara regulatora brzine - K T Reg. brzine m e Regulacija momenta pt e m e m m - pt m Filter merene brzine K p T p Može se primeniti simetrični optimum. Parametre regulatora brzine diktira aplikacija.

Karakteristike Direktno upravljanje fluksom i momentom. Indirektno upravljanje strujom motora (nema regulatora struje). Približno sinusne statorske struje i statorski fluks. Vrlo brz odziv momenta. Učestanost komutacije invertora zavisi od širine histerezisa u komparatorima.

Prednosti Koristi se stacionarni referentni sistem, nema obrtne transformacije. Ne koristi se IŠM (PWM) blok, direktno se zadaju stanja prekidača u invertoru. Minimalno vreme odziva momenta. Jednostavni regulatori (histerezisni) sa tabelarnim implementacijama. Manji broj izračunavanja u odnosu na vektorsko upravljanje. Manji broj parametara motora se koristi u algoritmu.

Nedostaci klasične implementacije DTC algoritma Odsustvo regulatora struje može dovesti do problema sa velikim trenutnim vrednostima struje. Tokom uspostavljanja fluksa u mašini (magnetizacije) se mora koristiti drugi algoritam. Potrebni estimatori fluksa i momenta, koji zavise od parametara (samo od R s ) motora. Promenljiva učestanost komutacije invertora. Veće odstupanje momenta od zadate vrednosti (veći ripl).

Nedostaci: Prevazilaženje nedostataka Problemi sa velikim trenutnim vrednostima struje. Tokom magnetizacije se mora koristiti drugi algoritam. Potrebno poznavanje parametara motora (R s ). Struja se može ograničiti primenom nultog vektora u algoritam se ugrađuje zaštitna funkcija koja ograničava struju. Malom modifikacijom tabele se može postići da isti algoritam radi i tokom uspostavljanja fluksa. Tokom magnetizacije ne dozvoljava se komanda momenta, nema rotacije motora. Parametri motora se određuju veoma precizno prilikom puštanja pogona u rad. Otpor statora je veličina koja se može odrediti i u toku rada pogona. Promenljiva učestanost komutacije invertora. Veći ripl momenta. U digitalnim implementacijama algoritam se izvršava periodično, pa se i promena stanja invertora dešava periodično. Manji broj komutacija (promena stanja) nego sa IŠM (PWM) modulacijom. Ripl zavisi od širine histerezisa i od učestanosti izvršavanja algoritma. Radi se na modifikacijama algoritma koje će smanjiti ovaj problem.