Download - CV-dq MSA
11.Controlul vectorial cu orientare dupã fluxul de excitaţie (axele dq)
Controlul vectorial cu orientare dupã fluxul de excitaţie (axele dq), CVdq ,
se poate implementa cu reglarea curentului tip ABC sau cu reglarea curentului
tip dq şi existã deasemeni douã posibilitãţi de a realiza prescrea f.s.r. curent
statoric, i : prescrierea (I, ), sau prescrierea (id, iq).
1. Controlul vectorial cu orientare dupã fluxul de excitaţie şi reglare a
curentului tip ABC (CVdq – reglare ABC)
Controlul curentului de tip ABC constă în reglarea curentului pe fiecare
linie (fazã) de alimentare a statorului MSA, prin folosirea a trei regulatoare cu
funcţionare în c.a., ce prelucrează semnalul de eroare dintre curentul real şi
curentul de referinţă pe fiecare fază. La intrarea regulatoarelor se aplicã
semnalele de curent prescris, sinusoidale, elaborate pentru fiecare fazã, *** ,, CBA iii şi semnalele de reacţie negativã, iA, iB, iC, furnizate de traductoare de
curent, TC. Reglarea curentului şi elaborarea comenzii MLI(PWM) se pot obţine
în două variante:
- utilizând trei regulatoare de curent liniare, PI, urmate de modulatore
MLI care realizează comparaţia între semnalul de comandă, (modulator) şi o
undă triunghiularã de frecvenţă mare, comună pentru toate fazele, constituind
blocul notat 3(Reg.i-PI şi MLI-COT) în fig.4; semnalul de ieşire este aplicat
circuitului de condiţionare logică şi de timp mort, pentru a se obţine semnalele
de comandă aplicate comutatoarelor din invertor. Metoda introduce o eroare de
fază între curentul de referinţă şi cel real fiind limitată la o bandă de frecvenţă
definită.
- utilizând trei regulatoare de curent cu histerezis, 3(Reg.i-H), variantă
prezentată în fig.2c.; se asigură menţinerea curentului prin fază în interiorul unei
benzi de histerezis. Regulatorul este realizat cu ajutorul unui amplificator
operaţional în montaj de comparator, laţimea benzii de histerezis fiind
determinată de raportul rezistenţelor. Semnalul de ieşire din regulator , după
trcerea prin circuitul de timp mortconstituie semnal Metoda prezintă
dezavantajul unei frecvenţe de comutaţie variabile.
1.a. Prescrierea f.s.r. curent statoric tip idiq (CVdq - ABC - idiq), Fig. 3.
Prescrierea vectorialã a fazorului i se realizeazã prin impunerea celor
douã componente ortogonale id, iq. Semnalul de prescriere a componentei
transversale, *qi se obţine ca mãrime de ieşire din regulatorul de vitezã, Reg.,
iar semnalul de prescriere a componentei longitudinale, *di este furnizat de un
bloc de calcul în care sunt memorate relaţii prestabilite, )(* fid , sau
)(* Ifid , sau ),(* Ifid .
Reg i RegH i
Reg i RegH i
Reg i RegH i
A A
A
B
C
C C
B B
B
B
BA
A
A
A
A A
AA
B B
BB
C
CC
C
AA
AA
B B
C C
B
B B
C
C C
C
C
C
MLI-COT
MLI-COT
MLI-COT
i ii i
i
i
i
i
iii
i
i i
i i
i
i i
i
i i
i i
G1 G1
G2 G2
G3 G3
G4 G4
G5 G5
G6 G6
OT
Reg i si MLI(ABC)
Reg i si MLI(ABC) Reg i si MLI(ABC)
G1
G2
G3
G4
G5
G6
S
SS
S
SS
S
SS
(a)
(b) (c)
*
*
*
*
*
*
*
*
*
,
, ,
+
+
+
_
_
_
s
s
s
+
+
+
_
_
_
Fig. 2. (a) Reglarea curentului tip ABC şi elaborarea comenzii MLI pot fi realizate în douã variante:
(b) prin trei regulatoare de curent PI cu funcţionare în c.a. şi blocuri de comandã MLI prin COT, 3x(Reg.i-PI şi MLI-COT). sau
(c) prin trei regulatoare de curent cu histerezis, 3x(Reg.i-H)
dq
EPROM
C
D
A
ABC
i = f( )d*
Reg i
Reg i
Reg i
A
A
B
C
A
B
C
C
B
BA
A A A
C
B
C
q
*
** *
*
*
B
d
C
C
MLI-COT
MLI-COT
MLI-COT
+
+
+
+
ii
i i
i
i
i i
i
i
i
i
i
G1
G2
G3
G4
G5
G6
+
+
_
_
3
UC
LC
IN
VER
TOR
OT
Res
Osc
DE
MOD
Conversie Res/D
Elaborare
MS-MP(L = L )d q
Reg i si MLI(ABC)
Reg
_
_
_
_
u
u
u
S
S
S
TC
Fig. 3. Control vectorial orientat dq (dupã fluxul de excitaţie), aplicat la un MSA-MP izotrop, Ld=Lq.
Reglarea curentului tip ABC, 3(Reg.i-PI şi MLI-COT), sau alternativã 3(Reg.i-H).
Prescriere idiq.
Formarea semnalelor de curent prescris pe fiecare fazã, de formã
sinusoidalã, *** ,, CBA iii se realizeazã prin blocuri de calcul ce efectueazã
transformãrile succesive (dq/) şi (/ABC), constituind transformarea Park
inversã.
Reglarea tip ABC a curentului prin trei regulatoare cu caracteristicã PI, cu
funcţionare în c.a. se prezintã în fig. 3. La intrarea fiecãrui regulator se comparã
semnalul de curent prescris respectiv, *** ,, CBA iii şi semnalul de curent real iA, iB,
iC furnizat de traductoarele de curent TC înseriate pe liniile de alimentare a
MSA. Semnalul de eroare pe fiecare fazã, CCBBAA iiiiii *** ,, , amplificat
conform caracterului PI al regulatorului, devine semnal (tensiune) de referinţã,
modulator, CBA sss ,, , aplicat la intrarea blocului de comandã MLI (PWM)
pentru a fi comparat cu unda (oscilaţia) triunghiularã, OT. Se elaboreazã astfel,
pentru fiecare fazã, semnalele SA , SB, SC , de comandã a tranzistoarelor, T1-T4,
T3-T6, respectiv T5-T2, din braţul de punte aferent fazei.
Reglarea tip ABC a curentului şi elaborarea comenzii MLI se poate realiza
deasemeni (Fig. 2) cu ajutorul a trei regulatoare de curent cu histerezis. Pentru
fiecare bloc regulator se aplicã la intrare cele douã semnale alternative,
sinusoidale, reprezentând curentul prescris, *** ,, CBA iii , respectiv curentul real
iA, iB, iC , şi se seteazã valoarea benzii de histerezis, i. Semnalele de comandã
a tranzistoarelor din braţul de punte aferent unei faze rezultã în urma comparaţiei
dintre semnalul de curent prescris şi limitele benzii de histerezis,
iiIiiI ** , .
1.b. Prescrierea f.s.r. curent statoric tip I, (CVdq-ABC-I), Fig. 4.
Prescrierea vectorialã a curentului se realizeazã prin impunerea
dubletului de identificare a fazorului i , constituit din amplitudinea I şi unghiul
de comandã , definit în referenţialul dq, drept unghiul de poziţie al f.s.r. curent
statoric în raport cu axa d (fazorul fluxului de excitaţie rotoricã, E ).
Semnalul de amplitudine prescrisã, *I se obţine ca mãrime de ieşire din
regulatorul de vitezã, Reg., iar unghiul de comandã prescris, * este furnizat
dintr-un bloc de memorare a relaţiilor presetate în funcţie de vitezã, sau/şi
curent, * = f(), sau
* = f(I), sau
* = f(, I). Se utilizeazã implementãri
digitale, o ilustrare de principiu fiind prezentatã în fig. 4.
Formarea semnalelor de curent prescris *** ,, CBA iii se bazează pe
utilizarea unui bloc de calcul numeric cu trei memorii EPROM în care este
stocată sub formă de tabel corespondenţa argument unghiular – funcţie sinus. La
intrare se introduce valoarea prescrisă a argumentului unghiular, ** ,
obţinută prin sumarea unghiului de poziţie instantanee (curentă) a rotorului,
t , furnizat de TP resolver sau encoder, cu unghiul de comandă prescris,
EPROM
EPROM - A
EPROM - B
EPROM - C
=f( )
*
**
*
*
*
*
*
* +
+
+
+
+
+
Reg
_
_
_
_
Reg i
Reg i
Reg i
A
A
B
C
C
B
BA
A
A
B
C
B
C
A A
B
C
B
C
B
MLI-COT
MLI-COT
MLI-COT
ii
i i
i
i
i
i
i
G1
G2
G3
G4
G5
G6
OTReg i si MLI(ABC)
S
S
S
*
*
*
C
AD
C
AD
C
AD
sin
sin
sin
M1
M2
M3
+
+
_
_
3
UC
LC
IN
VER
TOR
MS-MP(L = L )d q
TP
T
CAD
CAD
I (m ~ I )
s
s
s
Res
Resolver sauEncoder
Fig. 4. Control vectorial orientat dq (dupã fluxul de excitaţie), aplicat MSA-MP izotrop, Ld=Lq .
Controlul curentului tip ABC, prin regulatoare PI pe fiecare fazã şi comandã MLI-COT, 3(Reg.i-PI şi MLI-COT) sau
alternativã 3(Reg.i-H). Prescriere I, .
* ; la ieşiri se obţin valorile funcţiilor )sin( * , ),3/2sin( *
)3/4sin( * . În etapa de calcul următoare se înmulţesc aceste funcţii
sinusoidale cu valoarea prescrisã a amplitudinii, curentului, *I şi se realizează
conversia numeric-analogicã, obţinându-se semnalele analogice de curent
prescris *** ,, CBA iii :
).3/4sin(
)3/2sin(
)sin(
***
***
***
tIi
tIi
tIi
C
B
A
Reglarea ABC a curentului se poate face cu trei regulatoare PI în c.a. (care
primesc la intrare semnalele de curent prescris, *** ,, CBA iii şi de curent real
reacţie inversã de la traductoare, iA, iB, iC), urmate de blocuri de comandă MLI
prin comparaţie cu undă triunghiulară, MLI-COT, ca în fig. 4. Ansamblul
“Reg.i-PI şi MLI–COT” se poate înlocui cu trei regulatoare de curent cu
histerezis 3Reg.i-H, care furnizeazã semnalele de comandă MLI pentru
tranzistoarele din puntea invertoare.
2. Controlul vectorial cu orientare dupã fluxul de excitaţie (axele dq)
şi reglare a curentului tip dq (CVdq-reglare dq)
Specificul reglãrii dq a curentului constã în faptul cã se controleazã cele
douã componente id şi iq ale f.s.r. curent statoric, în referenţialul dq cu ajutorul a
douã regulatoare PI, dedicate, Reg.Id şi respectiv Reg.Iq, care funcţioneazã în
c.c. (fig. 5). Prin implementarea unui control dq al curentului, cu ajutorul a douã
regulatoare de c.c., se obţin performanţe dinamice superioare în raport cu
aplicarea controlului tip ABC, prin trei regulatoare de c.a.
O schemã de principiu a CVdq cu reglare a curentului de tip dq,
implementatã în tehnologie digitalã este ilustratã în fig.5 în care se observã
blocurile funcţionale aferente etapelor de calcul şi reglare.
Reglarea componentelor id, iq ale f.s.r. curent statoric prin douã
regulatoare dedicate, Reg.Iq şi Reg.Id, necesitã elaborarea semnalelor de
prescriere ** , qd ii şi obţinerea prin calcul a componentelor id, şi iq ale f.s.r. curent
real.
Semnalul de prescriere a componentei transversale, *qi se obţine ca
mãrime de ieşire din regulatorul de vitezã, Reg , iar semnalul de prescriere a
componentei longitudinale, *di este livrat de blocul de calcul în care sunt
memorate relaţiile prestabilite )(* fid , sau ),(* Ifid .
Componentele curentului real, id, iq se genereazã plecând de la mãrimile
curenţilor de fazã mãsuraţi prin traductoare de curent cu efect Hall, plasate pe
cele trei linii de alimentare statoricã, iA, iB, iC , care constituie reacţia dupã
curent. Se conecteazã în cascadã blocurile transformatoare de coordonate, de
numãr de faze (ABC/) respectiv de rotaţie )/(recte, dqe j , asociate cu
convertoare A/D, iar la ieşire se livreazã componentele id, iq în formã numericã.
La intrarea regulatoarelor Reg.Id, Reg.Iq se comparã curenţii de referinţã
** , qd ii cu curenţii reali calculaţi id, iq , iar eroarea qqdd iiii ** , amplificată PI,
se livrează la ieşire sub forma semnalelor qd ss , . Acestea sunt supuse
transformării Park inversă pentru a se obţine semnalele CBA sss ,, care
constituie tensiunile modulatoare (de referinţă) pentru blocul de elaborare a
comenzii MLI prin comparaţie cu o undă triunghiulară , MLI-COT.
EPROM
i = f( )d*
A
B
C
q q
d
*
*
*
d
d
q
MLI-COT
MLI-COT
MLI-COT
MLI-COT
+ +
+
i i
ii
i
i
G1
G2
G3
G4
G5
G6
+
+
_
_
3
UC
LC
IN
VER
TOR
OT
Res
DE
MOD
Conversie
Elaborare
MS-MP(L = L )d q
Reg Reg I
Reg I
_ _
_
dq
dq
ABC
ABC
q
q
d
AA
A
C
BB
CC
d
s s
ss
sS
sS
sS
i
i
C
A
D
Res/D
i
i
i
TC
Fig. 5. Control vectorial orientat dq, dupã fluxul de excitaţie aplicat MSA-MP izotrop, Ld=Lq.
Reglarea curentului tip idiq , prin douã regulatoare 2(Reg.i-PI), Reg Id, Reg Iq.
Comanda MLI prin COT.