Mida on väljapooline juhtimine?
Väljapooline juhtimine määratletud
Väljapooline juhtimine on keeruline meetod, mis haldab AC-induktsioonimootoreid, reguleerides sõlme ja magnetvoo sõltumatult, sarnaselt DC-mootoritega.
Väljapoolise juhtimise tööpõhimõte
Väljapooline juhtimine koosneb statorivooludest, mille esitatakse vektoriga. See juhtimine põhineb projektsioonidel, mis teisendavad kolmefaseilise ajast ja kiiruselt sõltuva süsteemi kahekoordinaatliseks (d ja q raamistikku) ajainvariantseks süsteemiks.
Need teisendused ja projektsioonid viivad struktuuri, mis on sarnane DC-seadmega kontrolli. Väljapoolistele juhitavatele masinadele on vaja kaks konstantset sisendi viidata: sõlmkomponent (sünkroonitud q-koordinaadiga) ja fluxkomponent (sünkroonitud d-koordinaadiga).
AC-mootorite kolmefaseilised voltmehed, voolud ja fluxid võivad analüüsida komplekssirgete ruumivektorite kaudu. Kui me võtame ia, ib, ic kui hetkelised voolud statorifases, siis statorivooluvektor defineeritakse järgmiselt:
Kus, (a, b, c) on kolmefaseilise süsteemi teljed.See vooluruumivektor esindab kolmefaseilist sinusoidaalset süsteemi. Selle tuleb teisendada kaheajainvariantse koordinaatsüsteemiks. See teisendus saab jagada kaheks sammoks:
(a, b, c) → (α, β) (Clarke'i teisendus), mis annab väljundiks kaks koordinaadi ajavarieeruvat süsteemi.
(α, β) → (d, q) (Parki teisendus), mis annab väljundiks kaks koordinaadi ajainvariantset süsteemi.
(a, b, c) → (α, β) Projektsioon (Clarke'i teisendus)Kolmefaseilised suurused, nii voltmehed kui ka voolud, muutuvad ajas telgede a, b ja c peal, saab matemaatiliselt teisendada kahefaseilisteks voltmehedeks või vooludeks, muutuvad ajas telgede α ja β peal järgmise teisendusmaatriksi abil:
Eeldades, et telg a ja telg α on sama suunas ja β on neile risti, siis meil on järgmine vektor diagramm:
Ülaltoodud projektsioon muudab kolmefaseilise süsteemi (α, β) kahe dimensiooniliseks ortogonaalseks süsteemiks, nagu allpool kirjeldatud:
Kuid need kaks faset (α, β) voolu sõltuvad endiselt ajast ja kiirusest.(α, β) → (d.q) projektsioon (Parki teisendus)See on kõige olulisem teisendus väljapoolises juhtimises. Tegelikult see projektsioon muudab kaks faset fikseeritud ortogonaalset süsteemi (α, β) d, q pöörlevasse viitpunkti. Teisendusmaatriks on järgmine:
Kus, θ on pöörleva ja fikseeritud koordinaatsüsteemi vaheline nurk.
Kui arvestate d-telje sünkroonitud rotorfluxiga, näitab joonis 2 kahe viitpunktide suhet vooluvektori jaoks:
Kus, θ on rotorfluxi asukoht. Vooluvektori sõlm- ja fluxkomponendid määratakse järgmistega võrranditega:
Need komponendid sõltuvad vooluvektori (α, β) komponentidest ja rotorfluxi asukohast. Kui teate täpset rotorfluxi asukohta, siis ülaltoodud võrrandite abil saab d, q komponendid lihtsalt arvutada. Sel hetkel saab sõlme otse kontrollida, kuna fluxkomponent (isd) ja sõlmkomponent (isq) on nüüd sõltumatud.
Väljapoolise juhtimise põhimoodule
Mõõdetakse statorifasevoolud. Need mõõdetud voolud toimetatakse Clarke'i teisenduse blokkidele. Selle projektsiooni väljundid on nimetatud isα ja isβ. Need kaks voolu komponenti lähevad Parki teisenduse bloki, mis pakub voolu d, q viitpunktis.
Isd ja isq komponendid võrreldakse viitpunktidega: isdref (fluxviitpunkt) ja isqref (sõlmviitpunkt). Sel hetkel kontrollstruktuuril on eelis: seda saab kasutada nii sinkroonsete kui ka induktsioonimootorite kontrollimiseks, lihtsalt muutes fluxviitpunkt ja jälgides rotorfluxi asukohta. PMSM puhul on rotorflux fikseeritud magneetide poolt, seega pole vaja sellist luua.
Seega, PMSM kontrollimisel peaks isdref olema võrdne nulliga. Kuna induktsioonimootorid vajavad rotorfluxi loomist, et töötada, ei tohi fluxviitpunkt olla null. See lihtsasti elimineerib ühe peamise puudujäägi "klassikaliste" kontrollstruktuuride puhul: üleminek asünkroonsetest sinkroonsetesse juhtimissüsteemidesse.
PI-kontrollerite väljundid on Vsdref ja Vsqref. Nad rakendatakse inversioon-Parki teisenduse blokile. Selle projektsiooni väljundid Vsαref ja Vsβref edastatakse ruumvektori pulssilaiuse modulatsioonialgoritmi blokile (SVPWM). Selle bloki väljundid pakuvad signale, mis juhib inverterit. Siin nii Parki kui ka inversioon-Parki teisendused vajavad rotorfluxi asukohta. Seega on rotorfluxi asukoht väljapoolise juhtimise olemus.
Rotorfluxi asukoha hindamine on erinev, kui arvestame sinkroonset või induktsioonimootorit.Sinkroonsete mootorite puhul on rotorikiirus võrdne rotorfluxi kiirusega. Siis rotorfluxi asukoht määratakse positsioonisensori või rotorikiiruse integreerimise abil.
Asünkroonsete mootorite puhul ei ole rotorikiirus võrdne rotorfluxi kiirusega, kuna langedus; seega kasutatakse eraldi meetodit rotorfluxi asukoha (θ) hindamiseks. See meetod kasutab voolumudelit, mis vajab kahte induktsioonimootori mudeli võrrandit d, q pöörlevas viitpunktis.
Lihtsustatud kaudne väljapooline juhtimise blokdiagramm
Väljapoolise juhtimise klassifikatsioon
Induktsioonimootorite juhtimiseks väljapoolise juhtimise saab laialdaselt kaks tüüpi: kaudne väljapooline juhtimine (IFO) ja otseste väljapooline juhtimine (DFOC). DFOC strateegias rotorfluxi vektor mõõdetakse kas fluxsensori abil, mis paigutatakse õhusorkes, või kasutades elektrilise masina parameetrite alusel algavaid voltmehede võrrandeid.
Aga IFO puhul rotorfluxi vektor hinnatakse väljapoolise juhtimise võrrandite (voolumudel) abil, mis vajavad rotorikiiruse mõõtmist. Mõlemast skeemist on IFO tavalisemalt kasutuses, kuna sulgitud režiimis saab seda lihtsalt kasutada kogu kiiruserealt nullist kuni kõrge kiiruse field-weakeningini.
Väljapoolise juhtimise eelised
Parandatud sõlmetähelepanek.
Sõlme kontroll madalates sagedustes ja kiirusel.
Dünaamiline kiirusetäpsus.
Mootori suuruse, kulua ja energiatarbimise vähenemine.
Neli kvadranti töö.
Lühiajaline ülekannete võime.
