Maydoniy yo'naltirishli boshqaruv

AC induktsion elektr motorlari ish rejimining samarali xususiyatlarni ta'minlashi, qat'iylik, ijobiylik va boshqarish osonligini taklif etadi. Ular sanoatli harakat boshqarish tizimidan uy jihozlari gacha turli sohalarida keng qo'llanilmoqda. Ammo induktsion elektr motorlarining eng yuqori samaradorlikda ishlashi muammoli masala hisoblanadi, chunki ularning matematik modeli murakkab va doimiy qismi bo'lganda noqoidal xususiyatlarga ega. Bu omillar induktsion elektr motorlarining boshqarishini qiyinlashtiradi va vektor boshqarish kabi yuqori samaradorlikka ega algoritmlar talab qiladi.

Maydoniy orientatsiya nazorati kirish

“V/Hz” strategiyasi kabi skalyar boshqarish usullari samaradorlik jihatidan cheklangan. Skalyar boshqarish usuli induktsion elektr motorlarda tortishishni o'lchov bilan generatsiya qiladi. Shuning uchun, yaxshi dinamik samaradorlikni ko'rib chiqish uchun, induktsion elektr motorlari uchun yuqori darajadagi boshqarish shemasiga ehtiyoj bor. Mikrokontrollerlar, raqamli signal protsessorlari va FGPA tomonidan taqdim etilgan matematik ishlov berish imkoniyatlari orqali, AC induktsion elektr motorlari ichidagi tortishish va maqnitlash funksiyalarini ajratish uchun qandaydir qatorli strategiyalar amalga oshirilishi mumkin. Bu ajratilgan tortishish va maqnitlash fluxi adashib ketib, rotor Maydoniy Orientatsiya Nazorati (FOC) deb ataladi.

Maydoniy Orientatsiya Nazorati tortishish va tezlikni motorning elektromagnetik holatiga asosan to'g'ridan-to'g'ri boshqarish usulini tavsiflaydi, bu DC motorlariga o'xshash. FOC tortishish va flux haqidagi "haqiqiy" motor boshqarish o'zgaruvchilarini boshqarish uchun birinchi texnologiya. Stator aqilli komponentlari (maqnitlash fluxi va tortishish) orasidagi ajratish bilan, stator fluxining tortishishni yaratuvchi qismi mustaqil ravishda boshqarilishi mumkin. Ajratilgan boshqarish, past tezliklarda, motorning maqnitlash holati mos darajada saqlanishi va tortishish tezlikni boshqarish uchun boshqarilishi mumkin.
“FOC faqat yuqori samaradorlik motor qo'llanmalari uchun ishlab chiqilgan, bu texnologiya keng tezlik diapazonida suyush, nol tezlikda to'liq tortishishni yaratish va tez tezlanish va kamayish qilish imkoniyatiga ega.”

Maydon yo'nalishli boshqaruvning ishlash printsipi

Maydon yo'nalishli boshqaruv stator toklarini vektor orqali boshqarishdan iborat. Bu boshqaruv uch fazalı va tezlikka bog'liq sistemani ikki koordinatali (d va q koordinatalar) vaqtga bog'liqsiz sistemaga aylantiradigan proyektsiyalar asosida amalga oshadi. Bu transformatsiyalar va proyektsiyalar GZM (galvanomagnit mashina) boshqaruviga o'xshash strukturgacha keltiradi. FOC (Field Oriented Control) mashinalari uchun ikkita doimiy qiymat kiritilishi kerak: burilish komponenti (q koordinatasi bilan mos keladi) va flux komponenti (d koordinatasi bilan mos keladi).
Alternativ tokli elektr motorlarning uch fazalı voltajlari, toklari va fluxlari kompleks fazoviy vektorlar orqali tahlil qilinishi mumkin. Agar ia, ib, ic stator fazalaridagi aniqlik toklari bo'lsa, stator tok vektori quyidagicha aniqlanadi:

Bu yerda, (a, b, c) uch fazalı sistemning o'qilari.

Bu tok fazoviy vektori uch fazalı sinusoidal sistemani tasvirlaydi. U ikki koordinatali vaqtga bog'liqsiz sistemga aylantirilishi kerak. Bu transformatsiya ikkita bosqichga ajratilishi mumkin:
(a, b, c) → (α, β) (Clarke transformatsiyasi), bu ikki koordinatali vaqtga bog'liq sistemani beradi.
(α, β) → (d, q) (Park transformatsiyasi), bu ikki koordinatali vaqtga bog'liqsiz sistemani beradi.
(a, b, c) → (α, β) Proyektsiyasi (Clarke transformatsiyasi)
Uch fazalı qiymatlar ya'ni voltajlar yoki toklar, a, b va c o'qlar boyicha vaqt ichida o'zgarishi mumkin. Ularni matematik ravishda α va β o'qlar boyicha vaqt ichida o'zgaradigan ikki fazaliga quyidagi transformatsiya matritsasi orqali aylantirish mumkin:

Agar oʻq a va oʻq α bir xil yoʻnalishda boʻlib, β esa ularning ortogonalidir, quyidagi vektorli diagrammaga ega boʻlamiz:

Yuqoridagi proyektsiya uch phazali sistemani (α, β) ikki oʻlchovli ortogonal sistemaga quyidagicha oʻzgartiradi:

Amma bu ikki phazali (α, β) aralashmalar hali ham vaqt va tezlikka bogʻliq.
(α, β) → (d.q) proyektsiya (Park transformatsiyasi)
Bu FOC-da eng muhim transformatsiya hisoblanadi. Shuni bilib oling, bu proyektsiya ikki phazali qonday ortogonal sistemani (α, β) d, q aylanuvchi koordinatalar sistemasiga oʻzgartiradi. Transformatsiya matritsasi quyidagicha berilgan:

Bu yerda, θ - aylanuvchi va qonday koordinatalar tizimlar orasidagi burchak.
Agar d oʻqini rotor fluxi bilan moslashtirishni hisoblaydigan boʻlsangiz, Rasm 2 iki koordinatalar tizim uchun munosabatlarni koʻrsatadi: aralashma vektoriga:

Bu yerda, θ - rotor fluxi joylashuvi. aralashma vektoriga tegishli torq va flux komponentlari quyidagi tenglamalar orqali aniqlanadi:

Bu komponentlar aralashma vektoriga (α, β) komponentlari va rotor fluxi joylashuviniga bogʻliq. Agar toʻgʻri rotor fluxi joylashuvisini bilgan boʻlsangiz, yuqoridagi tenglama yordamida d, q komponentlari oson hisoblanishi mumkin. Bu paytda, torq toʻgʻridan-toʻgʻri boshqarilishi mumkin, chunki flux komponenti (isd) va torq komponenti (isq) endi mustaqil.

Magnit maydoniga yo'naltirilgan boshqaruv uchun asosiy modul

Stator fazasi toklar o'lchanadi. Bu o'lchanilgan toklar Clarke transformatsiya blokiga kiritiladi. Bu proyektsiyadan chiqqan natijalar isα va isβ deb ataladi. Tokning bu ikki komponenti Park transformatsiya blokiga kiritiladi, bu blok d, q nisbatli koordinatalarda toknini taqdim etadi. isd va isq komponentlari quyidagi referensiyalarga solishtiriladi: isdref (magnitlangan flux referensiya) va isqref (moment referensiya). Bu paytda, boshqaruv tizimining bir afzalligi bor: u sinkron yoki induksiya mashinalarni boshqarish uchun foydalanish mumkin, faqat flux referensiyasini o'zgartirib, rotor flux pozitsiyasini kuzatish orqali. PMSM holatida rotor flux sabit, maqnatlar tomonidan belgilangan bo'lgani uchun, uni yaratish shart emas. Shuning uchun, PMSMni boshqarayotganda, isdref nolga teng bo'lishi kerak. Induksiya elektr motorlari ishlash uchun rotor flux yaratish talab qilinadi, shuning uchun flux referensiya nolga teng bo'lishi kerak emas. Bu, "klassik" boshqaruv tizimlarning asosiy kamchiliklardan birini, ya'ni asinkrondan sinkron elektr motorlarga portativlikni oson olib tashlaydi. PI regulyatorlarining chiqimlari Vsdref va Vsqref. Ular teskari Park transformatsiya blokiga taqdim etiladi. Bu proyektsiyadan chiqqan natijalar Vsαref va Vsβref bo'lib, ular fazaviy vektor pul's genirlash (SVPWM) algoritmi blokka taqdim etiladi. Bu blokning chiqimlari invertordan chiqadigan signallarni taqdim etadi. Bu yerda, Park va teskari Park transformatsiyalari rotor flux pozitsiyasiga ehtiyoj qiladi. Shuning uchun rotor flux pozitsiyasi FOCning asosiy hisoblanadi.
Rotor flux pozitsiyasini baholash usuli, agar sinkron yoki induksiya elektr motorini hisobga olamiz, farqlanadi.

1. Sinkron elektr motor(lar) holatida, rotor tezligi rotor flux tezligiga teng. Rotor flux pozitsiyasi pozitsiya sensori yoki rotor tezligining integratsiyasi orqali to'g'ridan-to'g'ri aniqlanadi.

2. Asinkron elektr motor(lar) holatida, rotor tezligi rotor flux tezligiga teng emas, chunki slip mavjud; shuning uchun rotor flux pozitsiyasini (θ) baholash uchun maxsus usul ishlatiladi. Bu usul, d,q aylanuvchi nisbatli koordinatalarda induksiya elektr motori modelidagi ikkita tenglamaga ehtiyoj qiladi.

Soddalangan avvalgi FOC blok diagrammasi

Maydon yo'naltirilgan boshqaruv turlari

Induksiya motor qaynatqich uchun FOC quyidagi ikki turda bo'lib o'tkazilishi mumkin: Soddalangan avvalgi FOC va To'g'ri FOC shemalari. DFOC strategiyasida rotor flux vektori ya'ni elektrik mashina parametrlaridan boshlanadigan voltlik tenglamalar yordamida o'lchanadi. Ammo IFOC holatida rotor flux vektori rotor tezligini o'lchash talab qiluvchi maydon yo'naltirilgan boshqaruv tenglamalari (current model) yordamida taxmin qilinadi. Ikki shema orasidan, IFOC ko'proq keng tarqalgan, chunki yopiq tsikl rejimida u nol tezlikdan gacha yuqori tezlikka borib to'xtashi mumkin.

Maydon yo'naltirilgan boshqaruvning afzalliklari

1. Yaxshilangan torq javobi.

2. Past chastotalarda va past tezlikdagi torq boshqaruv.

3. Dinamik tezlik aniqlik.

4. Motor hajmi, narxi va energiya sarflanishining kamayishi.

5. To'rt kvadrant ishlash.

6. Qisqa muddatdagi yuqori yuk imkoniyati.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.