Kamporienta Kontrolo
AC induktaj motoroj ofertas envidindajn operaciajn karakteristikojn, kiel robusteco, fidindeco kaj facileco de kontrolo. Ili estas vaste uzataj en diversaj aplikoj, kiuj etendiĝas de industria movado-kontrolsistemoj al hejma aparataro. Tamen, la uzo de induktaj motoroj je sia plej alta efikeco estas malfacila tasko pro ilia kompleksa matematika modelo kaj ne-linia karaktero dum saturaĵo. Ĉi tiuj faktoroj faras la kontrolon de induktaj motoroj malfacila kaj postulas la uzon de alta performanca kontrolalgoritmoj, kiel vektora kontrolado.
Enkonduko al Kamporientita Kontrolo
Skalara kontrolado, kiel "V/Hz" strategio, havas limigojn en termoj de performanco. La skalara kontrolmetodo por induktaj motoroj generas osciladojn en la produktita tordmomento. Do, por atingi pli bonan dinaman performancon, necesas pli supera kontrolskemo por Induktaj Motoroj. Kun la matematikaj proceskapabloj ofertitaj per mikrokontroliloj, ciferecaj signalprocesoroj kaj FGPA, povas esti realigitaj avancitaj kontrolstrategioj por diskonekti la tordmomentgeneradon kaj la magnetizan funkcion en AC indukta motoro. Ĉi tiu diskonektita tordo kaj magnetiza fluo estas komune nomata kiel rotor-fluo Orientita Kontrolo (FOC).
Kamporientita Kontrolo priskribas la manieron, en kiu la kontrolado de tordo kaj rapido estas direktaj bazitaj sur la elektromagnetika stato de la motoro, simile al DC motoro. FOC estas la unua teknologio por kontrolado de la "reelaj" motoraj kontrolvariabloj, tordo kaj fluo. Per diskonektado inter la statora fluokomponentoj (magnetizanta fluo kaj tordo), la tordmomentproduktanta komponento de la statora fluo povas esti sendepende kontrolata. Diskonektita kontrolado, je malaltaj rapidoj, la magnetizan stato de la motoro povas esti daŭrigita je la taŭga nivelo, kaj la tordo povas esti regita por reguli la rapidon.
"FOC estas sole evoluigita por alta performanca motor-aplikoj, kiuj povas operi glate tra larĝa rapidecrango, povas produkti plenan tordon je nula rapido, kaj estas kapabla rapide akceli kaj malakceli."
Funkcioprinicipo de Kamporientita Kontrolo
La kamporientita kontrolado konsistas el la kontrolado de la statoraj kurantoj reprezentitaj per vektoro. Ĉi tiu kontrolado estas bazita sur projekcioj, kiuj transformas tri-fazan temp- kaj rapidecdependan sistemon en du-koordinatan (d kaj q kadron) tempo-necroznan sistemon. Ĉi tiuj transformoj kaj projekcioj kondukas al strukturo simila al tiu de DC-maŝinokontrolo. FOC maŝinoj bezonas du konstantojn kiel eniga referenco: la tordkomponento (alineita kun la q koordinato) kaj la fluokomponento (alineita kun la d koordinato).
La tri-fazaj voltajoj, kurantoj kaj fluoj de AC-motoroj povas esti analizitaj en terminoj de kompleksaj spaco-vektoroj. Se ni prenas ia, ib, ic kiel momentaj kurantoj en la statorfazoj, do la statora kuranto vektoro estas difinita jene:
Kie, (a, b, c) estas la aksoj de tri-faza sistemo.
Ĉi tiu kuranto spaco-vektoro reprezentas la tri-fazan sinusoidan sistemon. Ĝi devas esti transformita en du tempo-nevariancan koordinatsistemon. Ĉi tiu transformo povas esti dividita en du paŝojn:
(a, b, c) → (α, β) (la Clarke-transformo), kiu donas du koordinatan tempon variantan sistemon.
(α, β) → (d, q) (la Park-transformo), kiu donas du koordinatan tempon invariantan sistemon.
La (a, b, c) → (α, β) Projekcio (Clarke-transformo)
Tri-fazaj kvantoj, ĉu voltajoj aŭ kurantoj, variante en tempo laŭ la aksoj a, b, kaj c povas matematike transformiĝi en du-fazajn voltajojn aŭ kurantojn, variante en tempo laŭ la aksoj α kaj β per la sekvanta transformmatro:
Sub la supozo, ke la akso a kaj la akso α estas laŭ la sama direkto kaj β estas ortogonala al ili, ni havas la jenan vektor-diagramon:
Ĉi tiu projekcio modifas la tri-fazan sistemon en la (α, β) du-dimensian ortogonalan sistemon kiel sube statite:
Sed ĉi tiuj du-fazaj (α, β) kurantoj ankoraŭ dependas de tempo kaj rapido.
La (α, β) → (d.q) projekcio (Park-transformo)
Ĉi tiu estas la plej grava transformo en la FOC. En fakto, ĉi tiu projekcio modifas la du-fazan fiksitan ortogonalan sistemon (α, β) en d, q turnantan referencsistemon. La transformmatro estas donita sube:
Kie, θ estas la angulo inter la turnanta kaj fiksita koordinatsistemo.
Se vi konsideras la d akson alineitan kun la rotorfluo, Figuro 2 montras la rilaton de la du referenckadroj por la kuranto vektoro:
Kie, θ estas la pozicio de la rotorfluo. La tordo- kaj fluokomponentoj de la kuranto vektoro estas determinitaj per la jenaj ekvacioj:
Ĉi tiuj komponentoj dependas de la kuranto-vektorkomponentoj (α, β) kaj de la pozicio de la rotorfluo. Se vi scias la precizan pozicion de la rotorfluo, tiam, per la supraj ekvacioj, la d, q komponentoj povas esti facile kalkulitaj. Je ĉi tiu instanco, la tordo povas esti direktregita, ĉar la fluokomponento (isd) kaj la tordkomponento (isq) nun estas sendependaj.
Bazmodulo por Kamporientita Kontrolo
La statoraj fazkurantoj estas mezuritaj. Ĉi tiuj mezuritaj kurantoj estas enmetitaj en la Clarke-transformblokon. La eligoj de ĉi tiu projekcio estas intitulitaj isα kaj isβ. Ĉi tiuj du komponentoj de la kuranto eniras en la Park-transformblokon, kiu provizas la kuranton en la d, q referencrondo. La isd kaj isq komponentoj estas kontrastitaj al la referenco: isdref (la fluoreferenco) kaj isqref (la tordreferenco). Je ĉi tiu instanco, la kontrolstrukturo havas avantajon: ĝi povas esti uzata por kontrolado de sinkronaj aŭ induktaj maŝinoj simple ŝanĝante la fluoreferencon kaj sekve la rotorfluan pozicion. En la okazo de PMSM, la rotorfluo estas fiksita determinita de la magnetoj, do ne estas necese kreigi unu. Do, dum kontrolado de PMSM, isdref devus esti egala al nul. Ĉar induktaj motoroj bezonas rotorfluan kreigon por operi, la fluoreferenco ne devas esti egala al nul. Ĉi tio facile eliminas unu el la ĉefaj malfortoj de la "klasikaj" kontrolstrukturoj: la porteblo de asinkronaj al sinkronaj drivoj. La eligoj de la PI-regiloj estas Vsdref kaj Vsqref. Ili estas aplikitaj al la inversa Park-transformbloko. La eligoj de ĉi tiu projekcio estas Vsαref kaj Vsβref estas enmetitaj en la spacvektora impulsmodulada (SVPWM) algoritmbloko. La eligoj de ĉi tiu bloko provizas signalojn, kiuj dirigeblas la inverteron. Ĉi tie ambaŭ Park kaj inversa Park transformoj bezonas la pozicion de la rotorfluo. Do, la pozicio de la rotorfluo estas esenco de FOC.
La evaluo de la rotorfluan pozicio estas malsama, se ni konsideras la sinkronan aŭ induktan motoron.
En la okazo de sinkronaj motoroj, la rotora rapido egalas al la rotorflua rapido. Tiam la rotorflua pozicio estas direkt determinita per pozicia
