Мағнитті бақылау негізінде басқару деген не?
Мағнитті бақылау негізінде басқару анықталуы
Мағнитті бақылау негізінде басқару - бұл ДС моторларына ұқсас жүгіретін АС индукциялық моторларды тартылым мен магниттық потенциалды бөлек басқару арқылы ұйымдастыру әдісі.
Мағнитті бақылау негізінде басқару принципі
Мағнитті бақылау негізінде басқару - статордың ағымдары вектор ретінде көрсетілетін басқару. Бұл басқару үш фазаның уақыт және жылдамдыққа тәуелді системасын екі координаталы (d және q рамка) уақытқа тәуелсіз системада өзгертуге негізделген проекциялардан тұрады.
Бұл өзгертулер және проекциялар ДС машинасының басқаруына ұқсайтын құрылымға алып келеді. Мағнитті бақылау негізінде басқару машиналарына қажет болатын екі тұрақты параметр: тартылым компоненті (q координатасымен сәйкес) және потенциал компоненті (d координатасымен сәйкес).
АС-моторлардың үш фазаның напрямдандары, ағымдары және потенциалдары түрде құбылыс векторлары арқылы талдануы мүмкін. Егер ia, ib, ic - статордың фазаларындағы моменттік ағымдар болса, онда статордың ағым векторы төмендегідей анықталады:
Мұнда, (a, b, c) - үш фазалық системаның осьтері. Бұл ағым құбылыс векторы үш фазалық синусоидалық системаны көрсетеді. Оны екі уақытқа тәуелсіз координаталық системада өзгерту қажет. Бұл өзгерту екі деңгейге бөлінетіні мүмкін:
(a, b, c) → (α, β) (Кларк өзгертуі), бұл екі координаталық уақытқа тәуелді системаның шығындарын береді.
(a, β) → (d, q) (Парк өзгертуі), бұл екі координаталық уақытқа тәуелсіз системаның шығындарын береді.
(a, b, c) → (α, β) Проекциясы (Кларк өзгертуі) Үш фазалық сандар, напрямдандар немесе ағымдар, уақытта a, b, c осьтері бойынша өзгергендер математикалық түрде α және β осьтері бойынша өзгерген екі фазалық напрямдандарға немесе ағымдарға түрлендіріледі. Мына түрлендіру матрицасы арқылы:
Егер a осі және α осі бірдей бағытта және β оларға перпендикуляр болса, онда мына вектор диаграммасы пайда болады:
Жоғарыда берілген проекция үш фазалық системаны (α, β) екі өлшемді перпендикуляр системага өзгертуін түсіндіреді:
Бірақ бұл екі фазалық (α, β) ағымдары әлі де уақыт және жылдамдыққа тәуелді. (α, β) → (d.q) проекциясы (Парк өзгертуі) Бұл FOC-тең ең маңызды өзгерту. Осы проекция екі фазалық (α, β) тұрақты перпендикуляр системаны d, q айналулық координаталық системага өзгертуін түсіндіреді. Өзгерту матрицасы төмендегідей беріледі:
Мұнда, θ - айналулық және тұрақты координаталық системалар арасындағы бұрыш.
Егер d осі роторлық потенциалмен сәйкес болса, Сурет 2 екі координаталық системаның арасындағы ағым векторының қатынасын көрсетеді:
Мұнда, θ - роторлық потенциалдың орны. Ағым векторының тартылым және потенциал компоненттері төмендегі теңдеулер арқылы анықталады:
Бұл компоненттер ағым векторының (α, β) компоненттеріне және роторлық потенциалдың орнына тәуелді. Егер тәуелсіз роторлық потенциалдың орнын білсеңіз, онда d, q компоненттері оңай есептеледі. Осы уақытта, тартылым тікелей басқарылуы мүмкін, себебі потенциал компоненті (isd) және тартылым компоненті (isq) қазір тәуелсіз болады.
Мағнитті бақылау негізінде басқарудың негізгі модулі
Статордың фазалық ағымдары өлшенеді. Бұл өлшенген ағымдар Кларк өзгерту блогына қосылады. Бұл проекцияның шығындары isα және isβ деп аталады. Бұл ағымдың екі компоненті Парк өзгерту блогына қосылады, ол d, q координаталық системада ағымды ұсынады.
isd және isq компоненттері isdref (потенциал референциясы) және isqref (тартылым референциясы) референцияларына салыстырылады. Осы уақытта, басқару құрылымының өзара артықшылығы бар: ол синхронды немесе индукциялық машиналарды басқару үшін потенциал референциясын өзгерту арқылы роторлық потенциалдың орнын өлшеу арқылы қолданылады. PMSM үшін роторлық потенциал магниттермен белгілі болғандықтан, оны жасау қажет емес.
Сонымен, PMSM-ді басқару кезінде isdref нөлге тең болуы керек. Индукциялық моторлар құрылуы үшін роторлық потенциалды жасау үшін, потенциал референциясы нөлге тең болмауы керек. Бұл "классикалық" басқару құрылымдарының ең маңызды айырмашылықтарының бірін - асинхронды және синхронды басқаруға өту - оңай алып тастайды.
PI регуляторлардың шығындары Vsdref және Vsqref. Олар теріс Парк өзгерту блогына қосылады. Бұл проекцияның шығындары Vsαref және Vsβref пространственная векторная широтно-импульсная модуляция (SVPWM) алгоритм блогына қосылады. Бұл блоктың шығындары инверторды басқаратын сигналдарды ұсынады. Парк және теріс Парк өзгертулері роторлық потенциалдың орнына қажет. Сондықтан роторлық потенциалдың орны мағнитті бақылау негізінде басқарудың құндылығы болып табылады.
Роторлық потенциалдың орнын өлшеу синхронды немесе индукциялық моторларды қарастыру арқылы әртүрлі болады. Синхронды моторлар үшін ротордың жылдамдығы роторлық потенциалдың жылдамдығына тең. Онда роторлық потенциалдың орны позиция сенсоры арқылы немесе ротордың жылдамдығын интегралдау арқылы түпнұсқа анықталады.
Индукциялық моторлар үшін ротордың жылдамдығы роторлық потенциалдың жылдамдығына тең емес, себебі салыстыру үшін арнайы әдіс қолданылады (θ). Бұл әдіс ағым модельін пайдаланады, ол индукциялық мотор модельінің d, q айналулық координаталық системадағы екі теңдеуін қажет етеді.
Мағнитті бақылау негізінде басқару қысқартылған блок-схемасы
Мағнитті бақылау негізінде басқару классификациясы
Индукциялық моторлар үшін мағнитті бақылау негізінде басқару әдетте екі түрге бөлінеді: Жасыл мағнитті бақылау негізінде басқару және Түпнұсқа мағнитті бақылау негізінде басқару. DFOC стратегиясында роторлық потенциал векторы либо аэроздық сенсор арқылы, либо электр машинасының параметрлерін пайдаланып, напрямдандар теңдеулері арқылы өлшенеді.
Бірақ IFOC үшін роторлық потенциал векторы мағнитті бақылау негізінде басқару теңдеулерін (ағым модельі) пайдаланып, ротордың жылдамдығын өлшей отырып, бағытталады. Екеуінен IFOC көбірек қолданылады, себебі ол жабық контур режимінде нөлден бастап высокоскоростному ослаблению поля дейін барлық жылдамдық аралығында жұмыс істей алады.
Мағнитті бақылау негізінде басқарудың артықшылықтары
Тартылым толықтыруының жақсартылуы.
Төмен сызықтық және төмен жылдамдықта тартылым басқаруы.
Динамикалық жылдамдық дәлдігі.
Мотордың өлшемдерін, құнын және энергия қолдануын азайту.
Төрт квадраттық операция.
Қысқа мерзімдегі жұлдыздық қабілеті.
