matej toman, drago dolinar, gorazd Štumberger
DESCRIPTION
Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko. UNIVERZA V MARIBORU. AIG’05 AVTOMATIZACIJA V INDUSTRIJI IN GOSPODARSTVU 7. in 8. april 2005. Laboratorij za vodenje elektromehanskih sistemov Smetanova 17, 2000 Maribor Slovenija. Matej TOMAN, Drago DOLINAR, Gorazd ŠTUMBERGER. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 1/11
Matej TOMAN,Drago DOLINAR, Gorazd
ŠTUMBERGER
VISOKOZMOGLJIV BREZSENZORSKI
POGON S SINHRONSKIM STROJEM S
TRAJNIMI MAGNETI
UNIVERZA V MARIBORUFakulteta za elektrotehniko,
računalništvo in informatiko
Laboratorij za vodenje elektromehanskih sistemov
Smetanova 17, 2000 MariborSlovenija
AIG’05AVTOMATIZACIJA V INDUSTRIJI IN
GOSPODARSTVU7. in 8. april 2005
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 2/9
• Sistem brezsenzorskega vodenja
• Uvod
• Model nelinearnega opazovalnika
• Rezultati
• Sklep
spremenljivk stanja
sinhronskega stroja s trajnimi
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti
magneti
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 3/9
- sinhronski stroj s trajnimi magneti (SSTM) kot element avtomatiziranega industrijskega pogona
Uvod
- sinhronski stroj v aplikacijah z veliko zahtevano natančnostjo vodenja položaja
- senzor položaja; slabosti
- nadomestitev senzorja položaja z nelinearnim opazovalnikom spremenljivk stanja
- vpliv napačnih napetosti na delovanje opazovalnika spremenljivk stanja
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 4/9
Model SSTM
Model nelinearnega opazovalnika spremenljivk stanja
napetostna enačba
enačba gibanja
enačba položaja
(1)
q
d
q
d
qqqd
dqdd
q
d
q
d
q
m
q
d
d
d
q
d
q
d
i
i
i
i
kk
kk
u
u
L
L
Lp
i
i
L
R
L
Lp
L
Lp
L
R
i
i
ˆ
ˆ
10
01
1
0
(2)
(3)
q
d
q
d
q
d
lc
q
dqd
qdmqd
i
i
i
i
k
k
J
t
J
T
J
fi
iii
J
LLp
Jpii
ˆ
ˆ
01
10
1
0
p
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 5/9
Model nelinearnega opazovalnika spremenljivk stanja
(4)
Model nelinearnega opazovalnika spremenljivk stanja
napetostna enačba
enačba gibanja
enačba položaja
(5)
(6)
q
d
q
d
qqqd
dqdd
q
d
q
d
q
m
q
d
d
d
q
d
q
d
i
i
i
i
kk
kk
u
u
L
L
Lp
i
i
L
R
L
Lp
L
Lp
L
R
i
i
ˆ
ˆ
10
01
1
0ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
q
d
q
d
q
d
lc
q
dqd
qdmqd
i
i
i
i
k
k
J
t
J
T
J
f
i
iii
J
LLp
Jpii
ˆ
ˆ
ˆˆ
ˆ
01
10ˆˆ1
0ˆˆˆ
ˆˆ p
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 6/9
Sistem brezsenzorskega vodenja SSTM
nap.pretv.
SSTM breme
vektorskipulznoširinski
modulator
dSPACEPPC 1103
krmilnisistem
T
1T
regulacijatoka inhitrosti
estimatornavora
bremena
opazovalnik
q
d
i
i
lt
q
d
u
u
rdri au
bu
cu
ad
bd
cd
DCu
1S
2S
3S
4S
5S
6S
ai
bi
ci
Slika 1: Shematska predstavitev hitrostnega vodenja SSTM z opazovalnikom spremenljivk stanja
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 7/9
Sistem brezsenzorskega vodenja SSTM
SSTM
senzor položaja
breme
napetostni pretvornik
vira enosmerne in izmenične
napetosti
V/I enote dSPACE PPC1103
krmilnega sistema
vmestnik in merilna veriga za merjenje tokov
nadzorni sistem
Slika 2: Nadzorni in eksperimetnalni sistem vodenja SSTM
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 8/9
Rezultati
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-10
0102030405060
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-10
0102030405060
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-4
-2
0
2
4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-4
-2
0
2
4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-0.02
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
t [s]
t [s]
t [s]
t [s]
Slika 4: Uporaba referenčnih napetosti
t [s]
t [s]
t [s]
t [s]
r,
,
[rad
/s]
e
[rad
/s]
e
[rad
]e id
,
e iq
[A]
r,
,
[rad
/s]
e
[rad
/s]
e
[rad
]
e id,
e iq
[A
]
r
eid
eiq eid
eiq
r
Slika 3: Uporaba zmanjšanih referenčnih napetosti
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 9/9
Sklep
- izvedba brezsenzorskega vodenja SSTM
- v opazovalniku namesto dejanskih uporabljene referenčne napetosti
- večje kot je odstopanje med referenčnimi in dejanskimi napetostmi, večji je pogrešek opazovalnika
- meritev dejanskih napetosti
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 10/9
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 11/9
Določitev koeficientov opazovalnika
Pogreški opazovalnika
ˆˆ
ˆ
ˆ
dd
iq
id
ii
ii
e
e
e
e
e
e
e
e
AAAA
AAAA
AAAA
e
e
e
e
iq
id
iq
id
010034333231
24232221
14131211
dqqdm
dq
dqqqqd
qd
ddqqdd
q
md
q
dq
d
q
qm
dqd
qqq
dqd
qd
mq
qd
qdq
ddd
d
IkIkJ
pA
UL
IkIkpA
UL
IkIkpAJ
fA
LpI
L
LpAI
L
LpA
kJ
pIJ
LLpAk
L
RA
kL
LpAk
JpI
J
LLpA
kL
LpAk
L
RA
234
24
1433
2313
3222
1231
2111
1
1,
,
1,
,
,(d1)
Model pogreškov opazovalnika
(d2)
(d3)sistemska matrika pogreškov določitev
koeficientov opazovalnika
Členi sistemske matrike pogreškov
dodatek
Visokozmogljiv brezsenzorski pogon s sinhronskim strojem s trajnimi magneti 12/9
Določitev koeficientov opazovalnika
Lega polov
-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20-500
-250
0
250
500
Re
Im
-1000 -800 -600 -400 -200 0-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
Re
Im
dodatek
Slika d1: Lega polov za:
0
0
,/200/0
qd
qqqddqdd
kk
inkkkkpri
sraddosrad
600,785
1000,100,100,1000
,/200/0
qd
qqqddqdd
kk
inkkkk
prisraddosrad
Slika d2: Lega polov za: