Wat is Veld-georiënteerde Beheer?

Wat is Veldgerigte Beheer?

Veldgerigte Beheer Gedefinieer

Veldgerigte beheer is 'n gesofistikeerde tegniek wat wisselstroom-induktiemotore bestuur deur die onafhanklike beheer van koppeling en magtigingsvloed, soos by gelijkstroommotore.

Werkprinsipe van Veldgerigte Beheer

Veldgerigte beheer bestaan uit die beheer van die statorstrome wat deur 'n vektor voorgestel word. Hierdie beheer is gebaseer op projeksies wat 'n drie-fase tyd- en spoed-afhanklike sisteem in 'n twee-koördinaat (d en q raam) tyd-onveranderlike sisteem transformeer.

 Hierdie transformasies en projeksies lei tot 'n struktuur soortgelyk aan dié van 'n DC-masjienbeheer. FOC-masjiene benodig twee konstantes as insetverwysings: die koppelingkomponent (uitgelyk met die q koördinaat) en die vloedkomponent (uitgelyk met d koördinaat).

Die drie-fase spannings, strome en vloede van AC-motors kan in terme van komplekse ruimtevektore geanaliseer word. As ons ia, ib, ic as oombliklike strome in die statorfases neem, dan word die statorstroomvektor so gedefinieer:

Waar, (a, b, c) die assen van die drie-fase sisteem is.Hierdie stroomruimtevektor verteenwoordig die drie-fase sinusvormige sisteem. Dit moet omgevorm word na 'n twee-tyd-onveranderlike koördinaatsisteem. Hierdie transformasie kan in twee stappe verdeel word:

(a, b, c) → (α, β) (die Clarke-transformasie), wat twee-koördinaat tyd-variant sisteem-uitsette gee.

(a, β) → (d, q) (die Park-transformasie), wat twee-koördinaat tyd-onveranderlike sisteem-uitsette gee.

Die (a, b, c) → (α, β) Projeksie (Clarke-transformasie)Drie-fase hoeveelhede, of dit nou spannings of strome is, wat in tyd langs die assen a, b, en c varieer, kan wiskundig omgevorm word na twee-fase spannings of strome, wat in tyd langs die assen α en β varieer, deur die volgende transformasiematriks:

Met die aanname dat die as a en die as α in dieselfde rigting is en β loodreg daarop, het ons die volgende vektordiagram:

Die bo-gegee projeksie verander die drie-fase sisteem in die (α, β) twee-dimensionele ortogonale sisteem soos hieronder gestel:

Maar hierdie twee-fase (α, β) strome hang steeds af van tyd en spoed.Die (α, β) → (d.q) projeksie (Park-transformasie)Dit is die belangrikste transformasie in die FOC. In werklikheid verander hierdie projeksie die twee-fase vasgevestigde ortogonale sisteem (α, β) in 'n d, q roterende verwysingssisteem. Die transformasiematriks word hieronder gegee:

Waar, θ die hoek tussen die roterende en vasgevestigde koördinaatsisteme is.

As jy die d-as uitgelyk met die rotorvloed oorweeg, wys Figuur 2 die verhouding van die twee verwysingsramme vir die stroomvektor:

Waar, θ die posisie van die rotorvloed is. Die koppeling- en vloedkomponente van die stroomvektor word bepaal deur die volgende vergelykings:

Hierdie komponente hang af van die stroomvektor (α, β) komponente en die posisie van die rotorvloed. As jy die akkurate posisie van die rotorvloed ken, kan die d, q komponente maklik bereken word deur die bogenoemde vergelyking. Op hierdie oomblik kan die koppeling direk beheer word omdat die vloedkomponent (isd) en die koppelingkomponent (isq) nou onafhanklik is.

Basiese Module vir Veldgerigte Beheer

Statorfase-strome word gemeet. Hierdie gemete strome word ingevoer in die Clarke-transformasieblok. Die uitsette van hierdie projeksie word genaamd isα en isβ. Hierdie twee komponente van die stroom gaan in die Park-transformasieblok wat die stroom in die d, q verwysingsraam verskaf. 

Die isd en isq komponente word vergelyk met die verwysings: isdref (die vloedverwysing) en isqref (die koppelingverwysing). Op hierdie oomblik het die beheerstruktuur 'n voordeel: dit kan gebruik word om óf synchrone óf induksiemotors te beheer deur eenvoudig die vloedverwysing te verander en die rotorvloedposisie te volg. In die geval van PMSM is die rotorvloed vasgestel deur die magneetsoorte, dus is daar geen behoefte om een te skep nie. 

Gevolgly, terwyl 'n PMSM beheer word, moet isdref gelyk wees aan nul. Aangesien induksiemotors 'n rotorvloed-skepping benodig om te bedryf, moet die vloedverwysing nie gelyk wees aan nul nie. Dit elimineer maklik een van die groot tekortkominge van die "klasieke" beheerstrukture: die draagbaarheid van asynchrone na sinchrone dryfkrage. 

Die uitsette van die PI-beheerders is Vsdref en Vsqref. Hulle word toegepas op die inverse Park-transformasieblok. Die uitsette van hierdie projeksie is Vsαref en Vsβref wat ingevoer word in die ruimtevektor-pulsbreedtemodulasie (SVPWM) algoritmeblok. Die uitsette van hierdie blok verskaf signaler wat die inwerter bestuur. Hier beide Park- en inverse Park-transformasies benodig die rotorvloedposisie. Dus is die rotorvloedposisie die essensie van FOC.

Die evaluering van die rotorvloedposisie is anders as ons die sinchronous of induksiemotor oorweeg.In die geval van sinchronouse motore, is die rotorspoed gelyk aan die rotorvloedsnelheid. Dan word die rotorvloedposisie direk bepaal deur 'n posisiesensor of deur integrasie van die rotorspoed.

In die geval van asynchrone motore, is die rotorspoed nie gelyk aan die rotorvloedsnelheid nie vanweë slip; dus word 'n spesifieke metode gebruik om die rotorvloedposisie (θ) te evalueer. Hierdie metode maak gebruik van 'n stroommodel, wat twee vergelykings van die induksiemotormodel in die d, q roterende verwysingsraam benodig.

Vereenvoudigde Indirekte FOC-blokdiagram

Klassifikasie van Veldgerigte Beheer

FOC vir die induksiemotor-aandrywing kan in twee tipes geklassifiseer word: Indirekte FOC en Direkte FOC-skemas. In die DFOC-strategie word die rotorvloedvektor óf gemeet deur middel van 'n vloedsensor wat in die lugspas gemonteer is óf deur die gebruik van spanningsvergelykings vanaf die elektriese masjienparameters.

 Maar in die geval van IFOC word die rotorvloedvektor beraam deur die veldgerigte beheervergelykings (stroommodel) te gebruik, wat 'n rotorspoedmeting benodig. Onder beide skemas word IFOC meer algemeen gebruik omdat dit in geslote-lusmodus maklik deur die hele spoedreik van nulspoed tot hoëspoed-veld-vermindering kan bedryf.

Voordelige van Veldgerigte Beheer

• Verbeterde koppelingreaksie.

• Koppelingbeheer by lae frekwensies en lae spoed.

• Dinamiese spoedakkuraatheid.

• Vermindering in grootte van motor, koste en kragverbruik.

• Vier-kwadrant-operasie.

• Korttermyn-oorkragkapasiteit.