ÿþZ e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
2 9
A n d r z e j W n u k
D A N F O S S S p . z o . o . N a p d y E l e k t r y c z n e , G r o d z i s k M a z o w i e c k i
P R Z E T W O R N I C E C Z S T O T L I W O ZC I D O N A P D U S I L N I K Ó W
Z M A G N E S A M I T R W A AY M I
F R E Q U E N C Y C O N V E R T E R S F O R D R I V I N G O F T H E B R U S H L E S S P E R M A -
N E N T M A G N E T M O T O R S
A b s t r a c t : T h e B r u s h l e s s P e r m a n e n t M a g n e t m o t o r s ( P M m o t o r s ) h a v e b e e n d e v e l o p i n g v e r y d y n a m i c l y o v e r
t h e l a s t f e w y e a r s d u e t o t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p m e n t . T h a n k s t o t h e i r h i g h d y n a m i c p e r f o r m a n c e s P M m o t o r s
t e n d t o b e u s e d i n m a n y a p p l i c a t i o n s w h e r e t h e f a s t t o r q u e r e s p o n s e i s a k e y i s s u e . I n o r d e r t o t a k e f u l l a d v a n -
t a g e o f t h e p o t e n t i a l o f P M m o t o r s w e n e e d a d r i v e w h i c h i s a b l e t o o f f e r a s u i t a b l e c o n t r o l a l g o r i t h m .
T h i s a r t i c l e p r e s e n t s f u n d a m e n t a l s o f P M m o t o r s a n d s h o w s t h a t s o m e n e w c o n v e r t e r s o f f e r c o n t r o l m e t h o d s
w h i c h m a k e s u s e o f t h e s p e c i a l f u t u r e s o f P e r m a n e n t M a g n e t m o t o r s .
1 . B u d o w a i r o d z a j e s i l n i k ó w z m a g n e -
s a m i t r w a By m i
Z a s a d a d z i a Ba n i a s i l n i k a A C z m a g n e s a m i b e z s z c z o t k o w e s i l n i k i s y n c h r o n i c z n e o t r a p e -
t r w a By m i P M ( s k r ó t o d P e r m a n e n t M a g n e t m o - z o i d a l n y m k s z t a Bc i e s i By S E M
t o r ) w s w o j e j i s t o c i e n i e r ó |n i s i o d z a s a d y b e z s z c z o t k o w e s i l n i k i s y n c h r o n i c z n e o s i n u -
d z i a Ba n i a s i l n i k a s y n c h r o n i c z n e g o . G Bó w n a r ó |- s o i d a l n y m k s z t a Bc i e s i By S E M , z w a n e w l i t e -
n i c a m i d z y t y m i t y p a m i s i l n i k ó w p o l e g a n a r a t u r z e s i n u s o i d a l n y m i s i l n i k a m i s y n c h r o -
t y m , |e w s i l n i k u P M p o l e m a g n e t y c z n e w i r - n i c z n y m i z m a g n e s a m i t r w a By m i P M ( P e r m a -
n i k a w y t w a r z a j m a g n e s y t r w a Be . T a k i e r o z w i - n e n t M a g n e t S y n c h r o n o u s M o t o r )
z a n i e w y e l i m i n o w a Bo k o n i e c z n o [ s t o s o w a n i a
C e c h c h a r a k t e r y s t y c z n s i l n i k ó w o t r a p e z o -
n a w i r n i k u u z w o j e n i a w z b u d z e n i a i p i e r [c i e n i
i d a l n y m k s z t a Bc i e s i By S E M j e s t d u |a s z c z e l i n a
[l i z g o w y c h , k t ó r e i s t n i a By w k l a s y c z n y m s i l n i k u
p o w i e t r z n a . U z w o j e n i a s t o j a n a p o s i a d a j d z i k i
s y n c h r o n i c z n y m .
t e m u b a r d z o m a B i n d u k c y j n o [. N i s k a i n d u k -
c y j n o [ u z w o j e D t w o r n i k a t o m a Ba s t a Ba e l e k -
t r o m e c h a n i c z n a , c o p o w o d u j e , |e p r d y t w o r -
n i k a m o g s i z m i e n i a s z y b k o . M a g n e s y s z a -
z w y c z a j p r z y k l e j o n e d o p o w i e r z c h n i w i r n i k a
o r a z p o s i a d a j m a Ba m a s , c o z n a c z c o o b n i |a
m o m e n t b e z w Ba d n o [c i w i r n i k a .
S i l n i k i z s i n u s o i d a l n s i B S E M p o s i a d a j
K l a s y c z n y S i l n i k P M z m a g n e s a m i m a B s z c z e l i n p o w i e t r z n . U z w o j e n i a s t o j a n a
s i l n i k s y n c h r o n i c z n y t r w a By m i o t o c z o n e s |e l a z e m , p r z e z c o i c h i n d u k c y j n o [
j e s t d u |o w i k s z a n i | w p r z y p a d k u s i l n i k ó w o
R y s . 1 . B u d o w a k l a s y c z n e g o s i l n i k a s y n c h r o - t r a p e z o i d a l n y m p r z e b i e g u S E M . R ó w n i e | m o -
n i c z n e g o z e o r a z s i l n i k a z e w z b u d z e n i e m m a - m e n t b e z w Ba d n o [c i w i r n i k a t y c h s i l n i k ó w j e s t
w i k s z y n i | s i l n i k ó w o t r a p e z o i d a l n y m k s z t a B-
g n e s a m i t r w a By m i
c i e s i By S E M .
D l a t e g o t e | p o w s t a By w t e n s p o s ó b s i l n i k n a -
Z a l e t y s i l n i k ó w z m a g n e s a m i t r w a By m i :
z y w a s i b e z s z c z o t k o w m a s z y n p r d u p r z e -
w y s o k a s p r a w n o [ s i l n i k a b r a k u z w o j e n i a
m i e n n e g o ( a B r u s h l e s s M o t o r ) . W i r u j c e p o l e
w z b u d z e n i a n a w i r n i k u , a d z i k i t e m u b r a k
m a g n e t y c z n e w y t w a r z a n e p r z e z m a g n e s y
s t r a t w m i e d z i w t y m u z w o j e n i u
t r w a Be , w z b u d z a w u z w o j e n i u s t o j a n a s i B
b r a k k o m u t a t o r a m e c h a n i c z n e g o a t y m s a -
e l e k t r o m o t o r y c z n S E M . Z e w z g l d u n a j e j
m y m p r o b l e m ó w z w i z a n y c h z j e g o k o n s e r -
p r z e b i e g c z a s o w y r o z r ó |n i a m y n a s t p u j c e r o -
w a c j
d z a j e s i l n i k ó w z m a g n e s a m i t r w a By m i :
Z e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
3 0
w y s o k i e p a r a m e t r y d y n a m i c z n e m a By m o - K t ´ p o m i d z y w e k t o r e m p r d u s t o j a n a , a
m e n t b e z w Ba d n o [c i w i r n i k a i m a Ba i n d u k c y j - w e k t o r e m s t r u m i e n i a j e s t n a z y w a n y m k t e m
n o [ u z w o j e D s t o j a n a
o b c i |e n i a . O d j e g o w a r t o [c i z a l e |y w i e l k o [
l i n i o w a c h a r a k t e r y s t y k a m e c h a n i c z n a - l i - m o m e n t u , k t ó r y r o z w i j a s i l n i k i m w i k s z y k t
n i o w a z a l e |n o [ m o m e n t u o d p r d u s t o j a n a
´ t y m w i k s z a s k Ba d o w a I s q i t y m s a m y m s i l n i k
d u |a p r z e c i |a l n o [ m o m e n t e m
w y t w a r z a w i k s z y m o m e n t p r z y d a n y m p r d z i e
S i l n i k i P M o b a r c z o n e s t e | w a d a m i :
s t o j a n a . P o d c z a s b i e g u j a Bo w e g o k t o b c i |e n i a
w y s o k i k o s z t w y k o n a n i a
´= 0 . U k Ba d w s p ó Br z d n y c h d - q j e s t z w i z a n y z
w r a |l i w o [ m a t e r i a Bó w m a g n e t y c z n y c h n a
w i r u j c y m w e k t o r e m s t r u m i e n i a ¨m , a t y m s a -
w p By w t e m p e r a t u r y
m y m z w i r u j c y m w i r n i k i e m , g d y | w s i l n i k u
p r d y s t o j a n a d z i a Ba j r o z m a g n e s o w u j c o n a
P M s t r u m i e D j e s t w y t w a r z a n y p r z e z m a g n e s y
m a g n e s y u m i e s z c z o n e n a w i r n i k u . P o p r z e -
t r w a Be z n a j d u j c e s i n a w i r n i k u . U k Ba d
k r o c z e n i u m a k s y m a l n e g o p r d u s t o j a n a m o |e
w s p ó Br z d n y c h d - q w i r u j e z p r d k o [c i Ér
d o j [ d o t r w a Be g o r o z m a g n e s o w a n i a w i r n i k a
w z g l d e m n i e r u c h o m e g o u k Ba d u w s p ó Br z d -
m a g n e s y p r z y k l e j o n e d o w i r n i k a n a r a |o n e s
n y c h ±- ² z w i z a n e g o z e s t o j a n e m . K t µ j e s t
n a d z i a Ba n i e d u |y c h s i B o d r y w a j c y c h
k t e m p o Bo |e n i a w i r n i k a w u k Ba d z i e w s p ó B-
O b a o p i s a n e r o d z a j e s i l n i k ó w w y m a g a j i n n y c h
r z d n y c h ±- ². S t r u m i e D w s i l n i k u P M p o c h o d z i
k o n c e p c j i s t e r o w a n i a .
o d m a g n e s ó w t r w a By c h u m i e s z c z o n y c h n a w i r -
N i e k t ó r e p r z e t w o r n i c e c z s t o t l i w o [c i n o w e j g e -
n i k u , n a k t ó r y o d d z i a Bu j e p r d s t o j a n a . O d d z i a -
n e r a c j i d e d y k o w a n e d o s i l n i k ó w k l a t k o w y c h
By w a n i e w e k t o r a p r d u s t o j a n a m o |e m i e c h a -
w s p ó Bp r a c u j z s i l n i k a m i s y n c h r o n i c z n y m P M z
r a k t e r d o m a g n e s o w u j c y l u b r o z m a g n e s o w u -
s i n u s o i d a l n s i B S E M , g d y | d o i c h s t e r o w a n i a
j c y , z a l e |n i e o d w i e l k o [c i k t a o b c i |e n i a ´.
j e s t w y k o r z y s t y w a n y b a r d z o p o d o b n y a l g o r y t m
M o m e n t o b c i |e n i a w e w s p ó Br z d n y c h d - q
j a k d o s i l n i k ó w k l a t k o w y c h s t e r o w a n i e p o -
z w i z a n y c h z e s t o j a n e m w y r a |a s i w z o r e m
l o w o - z o r i e n t o w a n e .
M = ¨m * I s q ( 1 )
2 . Z a s a d a s t e r o w a n i a s i l n i k i e m P M
O p t y m a l n e s t e r o w a n i e s i l n i k a o t r z y m u j e m y
O p t y m a l n m e t o d s t e r o w a n i a s i l n i k ó w P M j e s t
w ó w c z a s , g d y k t o b c i |e n i a ´= / 2 . W ó w c z a s
m e t o d a p o l o w o z o r i e n t o w a n a . P o d s t a w a l g o -
p r d s t o j a n a j e s t w y k o r z y s t a n y o p t y m a l n i e
r y t m u t a k i e g o s t e r o w a n i a j e s t r e p r e z e n t a c j a
o t r z y m u j e m y n a j w i k s z y m o |l i w y m o m e n t
w e k t o r a p r d u s t o j a n a w u k Ba d z i e w s p ó Br z d -
p r z y d a n y m p r d z i e s t o j a n a . S k Ba d o w a I s d j e s t
n y c h d - q z w i z a n y c h z w i r u j c y m w e k t o r e m
w ó w c z a s r ó w n a 0 , c z y l i b r a k j e s t o d d z i a By w a -
s t r u m i e n i a ¨m ( u k Ba d w s p ó Br z d n y c h d - q w i -
n i a p r d u s t o j a n a n a p o l e w i r n i k a . R e a l i z u j c
r u j e s y n c h r o n i c z n i e z w e k t o r e m ¨m ) . W e k t o r
s t e r o w a n i e z z a c h o w a n i e m k t a o b c i |e n i a
p r d u r o z k Ba d a s i w ó w c z a s n a d w i e s k Ba d o w e :
´= / 2 ( I s d = 0 ) , o t r z y m u j e m y w w y n i k u s i l n i k o
I s d s k Ba d o w a p r d u o d d z i a By w u j c a n a w y -
w Ba [c i w o [c i a c h z b l i |o n y c h d o o b c o w z b u d n e j
p a d k o w y s t r u m i e D w s i l n i k u P M
m a s z y n y p r d u s t a Be g o m o m e n t s i l n i k a P M
I s q s k Ba d o w a p r o s t o p a d Ba d o s t r u m i e n i a ,
j e s t w ó w c z a s w p r o s t p r o p o r c j o n a l n y d o p r d u
t w o r z c a m o m e n t w s i l n i k u P M
s t o j a n a . W a |n y m p o j c i e m z w i z a n y m z s i l n i -
k a m i s y n c h r o n i c z n y m i P M j e s t w s p o m n i a n a j u |
s i Ba e l e k t r o m o t o r y c z n a S E M i n d u k o w a n a w
u z w o j e n i u s t o j a n a p r z e z p o l e w i r n i k a . J e s t o n a
w p r o s t p r o p o r c j o n a l n a d o w i e l k o [c i s t r u m i e n i a
¨m o r a z d o p r d k o [c i k t o w e j É i w y r a |a s i
w z o r e m
U s e m = j É * ¨m ( 2 )
P o d c z a s p r a c y u s t a l o n e j w z a k r e s i e d o p r d k o -
[c i z n a m i o n o w e j , s t r u m i e D ¨m j e s t u t r z y m y -
w a n y n a s t a By m p o z i o m i e , w y m a g a n y m d o
R y s . 2 . W z a j e m n e p o Bo |e n i e w e k t o r a p r d u I s ,
w y t w o r z e n i a n o m i n a l n e g o m o m e n t u .
j e g o s k Ba d o w y c h I s d , I s q o r a z w e k t o r a s t r u m i e -
O b n i |e n i e w a r t o [c i s t r u m i e n i a j e s t k o n i e c z n e
n i a w u k Ba d z i e w s p ó Br z d n y c h d - q z w i z a n y c h z
j e d y n i e w ó w c z a s , g d y z a m i e r z a m y p r a c o w a z
w i r n i k i e m
Z e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
3 1
p r d k o [c i a m i p o w y |e j p r d k o [c i n o m i n a l n e j . N a d w e k t o r e m s t r u m i e n i a w s i l n i k u ( k o n t r o l a
m o d u Bu i f a z y ) c z u w a z a w a n s o w a n y a l g o r y t m
N a l e |y w ó w c z a s z w i k s z y k t o b c i |e n i a ´
p o l o w o - z o r i e n t o w a n y o z n a c z o n y n a r y s u n k u
p o w y |e j / 2 . P o j a w i a s i w t e d y u j e m n a s k Ba -
b l o k i e m M o d e l F l u x , s k d p o c h o d z i n a z w a t e g o
d o w a I s d , o s Ba b i a j c a p o l e ¨m o d m a g n e s ó w
a l g o r y t m u a l g o r y t m F L U X . S t e r o w a n i e t r a n -
t r w a By c h . W z a k r e s i e p o w y |e j p r d k o [c i n o m i -
z y s t o r a m i I G B T w f a l o w n i k u j e s t z r e a l i z o w a n e
n a l n e j s i l n i k p r a c u j e w z a k r e s i e o b n i |o n e g o
n a b a z i e m o d u l a c j i w e k t o r a p r z e s t r z e n n e g o ,
s t r u m i e n i a , a U s e m z a c h o w u j e s t a B w a r t o [.
k t ó r a j e s t o w i e l e k o r z y s t n i e j s z a n i | s t o s o w a n a
3 . P r a k t y c z n a r e a l i z a c j a s t e r o w a n i a s i l -
w c z e [n i e j m o d u l a c j a P W M ( w i k s z a s p r a w n o [
n i k i e m P M
f a l o w n i k a o r a z w i k s z a m a k s . W a r t o [
p i e r w s z e j h a r m o n i c z n e j n a p i c i a n a s i l n i k u
N i e k t ó r e w s p ó Bc z e s n e p r z e t w o r n i c e c z s t o t l i -
m o |l i w a d o u z y s k a n i a z n a p i c i a o b w o d u D C
w o [c i m a j z a i m p l e m e n t o w a n s t r u k t u r s t e r o -
p r z e t w o r n i c y ) . I s t o t a m o d u l a c j i w e k t o r o w e j j e s t
w a n i a d l a s i l n i k ó w z m a g n e s a m i t r w a By m i P M
p r z e d s t a w i o n a w l i t e r a t u r z e [ 3 ] .
p r z e d s t a w i o n n a R y s . 3 . B a z u j e o n a n a p r z e d -
s t a w i o n e j p o p r z e d n i o k o n c e p c j i s t e r o w a n i a p o -
4 . Z a s a d y p a r a m e t r y z a c j i p r z e t w o r n i c d o
l o w o z o r i e n t o w a n e g o P o m i a r p o z y c j i w a Bu
w s p ó Bp r a c y z s i l n i k i e m z m a g n e s a m i
s i l n i k a n a s t p u j e d z i k i c z u j n i k o w i p r d k o [c i
t r w a By m i P M
( e n k o d e r , r e w o l w e r ) , z a i n s t a l o w a n e m u b e z p o -
P r z e d r o z p o c z c i e m p a r a m e t r y z a c j i m u s i m y
[r e d n i o n a w a l e s i l n i k a . M o |l i w a j e s t t e | m e -
z a p o z n a s i z e s z c z e g ó Bo w y m i d a n y m i s i l n i k a
t o d a s t e r o w a n i a b e z c z u j n i k o w a , z r e a l i z o w a n a w
P M , t a k i m i j a k :
o t w a r t e j p t l i s t e r o w a n i a p r d k o [c i . P o n a d t o
p r d n o m i n a l n y
m i e r z o n e s t r z y p r d y w y j [c i o w e p r z e t w o r -
c z s t o t l i w o [ n o m i n a l n a
n i c y . N a p o d s t a w i e t y c h p o m i a r ó w b l o k t r a n s -
m o m e n t z n a m i o n o w y s i l n i k a
f o r m a c j i w s p ó Br z d n y c h a - b / d - q w y l i c z a s k Ba -
r e z y s t a n c j a s t o j a n a
d o w e p r d u I d i I q ( w u k Ba d z i e w s p ó Br z d n y c h
i n d u k c y j n o [ s t o j a n a w o s i d
d - q z w i z a n y c h z w i r u j c y m w e k t o r e m p o l a )
l i c z b a b i e g u n ó w s i l n i k a
k o n i e c z n e d o r e a l i z a c j i o m ó w i o n e j p o p r z e d n i o
w a r t o [ s i By S E M i n d u k o w a n e j w s t o j a n i e
m e t o d y p o l o w o - z o r i e n t o w a n e j .
p r z e z w i r u j c e p o l e p r z y p r d k o [c i 1 0 0 0 r p m ,
=
( )
( )
3 ~
( )
Ér , r e f
R e g u l a t o r
S t e r o w a n i e
Ér p r d k o [c i
i n w e r t e r e m
E n k o d e
d , q
r
U s q , r e f
I s q , r e f
R e g u l a t o r
U s d , r e f
p r d u
I s d , r e f
a , b
B l o k I m r , r e f R e g u l a t o r
I s t a t o r 1 - 3
o s Ba b i a n i a
s t r u m i e n i a
S
s t r u m i e n i a
k t y
d , q
I s d 2
M o d e l
I m r
F l u x I s q
3
a , b
P o z y c j a
P o m i a r
p r d k o [c i
i p o z y c j i
R y s . 3 . P r z y k Ba d o w a s t r u k t u r a s t e r o w a n i a z a s t o s o w a n a w b a d a n e j p r z e t w o r n i c y c z s t o t l i w o [c i
Z e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
3 2
m a k s y m a l n a w a r t o [ p r d u s i l n i k a 5 . 1 . O b c i |a n i e s i l n i k a m o m e n t e m s t a t y c z -
m a k s y m a l n y m o m e n t s i l n i k a n y m
P r ó b y p r z e p r o w a d z o n o d l a k i l k u p r d k o [c i o b -
P o w p i s a n i u d o p a r a m e t r ó w p r z e t w o r n i c y w / w
r o t o w y c h s i l n i k a , z a c z y n a j c o d 4 0 r p m a k o D-
d a n y c h s i l n i k a , s p e c y f i k u j e m y d o d a t k o w o , j a k i
c z c n a 4 0 0 0 r p m , j a k p r z e d s t a w i a p o n i |s z y
r o d z a j c z u j n i k a z o s t a B w y b r a n y d o p o m i a r u
w y k r e s . D l a k a |d e j p r d k o [c i z w i k s z a n o m o -
p r d k o [c i / p o Bo |e n i a w a Bu s i l n i k a , j e |e l i z d e c y -
m e n t o b c i |e n i a a | d o w a r t o [c i p r d k o [c i n o -
d o w a l i [m y s i n a z a m k n i t p t l r e g u l a c j i z e
m i n a l n e j ( 3 0 0 0 o b r / m i n ) . P r z y p r d k o [c i a c h o b -
s p r z |e n i e m p r d k o [c i o w y m . Z a z w y c z a j i s t -
r o t o w y c h p o n i |e j p r d k o [c i n o m i n a l n e j b y Bo
n i e j e m o |l i w o [ w s p ó Bp r a c y z n a s t p u j c y m i
m o |l i w e o b c i |e n i e s i l n i k a a | d o m o m e n t u
c z u j n i k a m i :
z n a m i o n o w e g o 9 , 6 N m w z a k r e s i e z a r ó w n o
e n k o d e r 5 V
p r a c y s i l n i k o w e j j a k i g e n e r a t o r o w e j . P o w y |e j
e n k o d e r S i n C o s z p r o t o k o Be m H I P E R F A C E
p r d k o [c i n o m i n a l n e j s i l n i k p r a c u j e w z a k r e s i e
e n k o d e r S i n C o s z p r o t o k o Be m E n d a t
o s Ba b i o n e g o s t r u m i e n i a , d l a t e g o t e | n i e b y Bo
e n k o d e r S i n C o s z p r o t o k o Be m S S I
m o |l i w e o b c i |a n i e s i l n i k a p e Bn y m m o m e n t e m
r e s o l v e r
z n a m i o n o w y m . W i d o c z n e n a r y s u n k u m a k s y -
N a j w a |n i e j s z y m k r o k i e m p r z y p a r a m e t r y z a c j i
m a l n e w a r t o [c i m o m e n t u w t y m z a k r e s i e s
p r z e t w o r n i c y j e s t k a l i b r a c j a p o Bo |e n i a w i r n i k a ,
n i |s z e o d w a r t o [c i n o m i n a l n e j .
p o l e g a j c a n a z d e f i n i o w a n i u t z w . k t a p o Bo |e -
n i a z e r o w e g o . C z u j n i k p o Bo |e n i a w a Bu d o s t a r -
c z a i n f o r m a c j i o j e g o b e z w z g l d n y m k c i e p o -
Bo |e n i a . D l a a l g o r y t m u s t e r o w a n i a j e s t i s t o t n e ,
a b y c z u j n i k p o d a w a B w a r t o [ k t a p o Bo |e n i a
w i r n i k a r ó w n 0 ° , g d y w i r n i k p r z y j m i e p o z y c j
z g o d n z p o z y c j p o l a w y t w o r z o n e g o p r z e z
u z w o j e n i e s t o j a n a z a s i l o n e n a p i c i e m D C .
W y m u s z e n i e D C m o |e m y u z y s k a b e z p o [r e d -
n i o z p r z e t w o r n i c y l u b z z e w n t r z n e g o z a s i l a -
c z a D C d o Bc z o n e g o d o f a z s i l n i k a . P o w y m u -
s z e n i u s t a Be g o p o l a m a g n e t y c z n e g o w i r n i k
m o |e o b r ó c i s i l e k k o i u s t a w i w p o Bo |e n i e
z g o d n e z k i e r u n k i e m p o l a w y t w o r z o n e g o p r z e z
u z w o j e n i a s t o j a n a . B e z t a k i e j k a l i b r a c j i n i e j e s t
m o |l i w a p o p r a w n a w s p ó Bp r a c a p r z e t w o r n i c y z
s i l n i k i e m P M .
R y s . 4 . O b c i |a n i e s i l n i k a 3 , 0 k W m o m e n t e m
5 . W y n i k i p r ó b o b c i |a n i a s i l n i k a s y n -
s t a t y c z n y m p r z y r ó |n y c h p r d k o [c i a c h w i r n i k a
c h r o n i c z n e g o P M w s t a n a c h s t a t y c z n y c h
W y k r e s p o k a z u j e w y r a zn i e , |e w i r n i k z a c h o -
i d y n a m i c z n y c h
w u j e z a d a n p r d k o [c i p r z y z m i e n i a j c y m s i
B a d a n p r z e t w o r n i c c z s t o t l i w o [c i w y p o s a -
m o m e n c i e o b c i |e n i a .
|o n o w o p c j s p r z |e n i a z w r o t n e g o , a b y b y Ba
5 . 2 . W y m u s z a n i e m o m e n t u d y n a m i c z n e g o
m o |l i w a p r a c a n a p d u w p t l i z a m k n i t e j z
p o d c z a s r o z p d z a n i a i h a m o w a n i a
p r d k o [c i o w y m s p r z |e n i e m z w r o t n y m z a p o -
[r e d n i c t w e m e n k o d e r a t y p u s i n / c o s . N a s t p n i e
S i l n i k o m o c y 3 , 6 k W z o s t a B o b c i |o n y m o -
d o k o n a n o p a r a m e t r y z a c j i p r z e t w o r n i c y , p o d a j c
m e n t e m b e z w Ba d n o [c i 0 , 0 0 3 6 5 8 6 k g m . B a d a n a
d a n e z n a m i o n o w e s i l n i k a o r a z w y k o n a n o
p r z e t w o r n i c a z o s t a Ba w y p o s a |o n a w m o d u B h a -
w s z y s t k i e k r o k i , o p i s a n e w p k t . 4 . P r ó b y s t a - m u l c a ( c h o p e r + r e z y s t o r ) , a b y b y Bo m o |l i w e
t y c z n e w y k o n a n o n a s i l n i k u z m a g n e s a m i
z a t r z y m a n i e s i l n i k a w k r ó t k i m c z a s i e ( w o d n i e -
t r w a By m i o m o c y 3 , 0 k W , o p r d k o [c i z n a m i o - s i e n i u d o i s t n i e j c e g o n a w a l e m o m e n t u b e z -
n o w e j 3 0 0 0 o b r / m i n i p r d z i e n o m i n a l n y m
w Ba d n o [c i ) . T e s t d y n a m i c z n y p o l e g a B n a r o z p -
1 0 , 7 A .
d z e n i u d o p r d k o [c i n o m i n a l n e j ( 3 0 0 0 o b r / m i n )
s i l n i k a o b c i |o n e g o j e d y n i e w / w m o m e n t e m
b e z w Ba d n o [c i o r a z n a w y h a m o w a n i u s i l n i k a d o
Z e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
3 3
p r d k o [c i 0 r p m . C z a s r o z p d z a n i a j a k i h a m o - P o n i e w a | p r z e t w o r n i c a d y s p o n o w a Ba o d p o -
w a n i a w y n o s i B 0 , 1 1 s e c . w i e d n i w y d a j n o [c i p r d o w , s i l n i k r o z w i n B
m o m e n t d y n a m i c z n y ( o k . 1 0 N m ) w y s t a r c z a -
j c y , a b y r o z p d z i s i o d 0 r p m d o 3 0 0 0 r p m w
c z a s i e z g o d n y m z u s t a w i o n y m c z a s e m r a m p - u p ,
c z y l i w c i g u 0 , 1 1 s e c , c o [w i a d c z y o w y s o k i e j
d y n a m i c e s i l n i k a P M s t e r o w a n e g o b a d a n
p r z e t w o r n i c . P o t w i e r d z e n i e m s z y b k i e j w / w
p r z e t w o r n i c y j e s t t e | z a r e j e s t r o w a n y b a r d z o
k r ó t k i c z a s w y t w o r z e n i a m o m e n t u p r z e z p r z e -
t w o r n i c m o m e n t n a r a s t a B o d w a r t o [c i 0 N m
d o w a r t o [ n o n i m a l n e j w c z a s i e d o 1 5 m s .
R y s . 6 . p r z e d s t a w i a p r ó b d y n a m i c z n p r z e -
p r o w a d z o n z s i l n i k i e m o b c i |o n y m o k r g By m
d y s k i e m o m o m e n c i e b e z w Ba d n o [c i 0 , 0 5 2 k g m .
M a s a d y s k u 7 k g , [r e d n i c a o k . 2 4 , 5 c m . S i l n i k
r o z p d z a n o r ó w n i e | d o 3 0 0 0 o b r / m i n .
P r ó b p r z e p r o w a d z o n o t y m r a z e m z s i l n i k i e m
R y s . 5 . M o m e n t d y n a m i c z n y p o d c z a s r o z p d z a -
P M o m o c y 5 0 3 W o n a s t p u j c y c h d a n y c h :
n i a s i l n i k a P M o m o c y 3 , 6 k W s t e r o w a n e g o z
b a d a n e j p r z e t w o r n i c y . C z a s r o z p d z a n i a o d
p r d k o [c i 0 3 0 0 0 r p m w y n o s i B 0 , 1 1 s .
U s t a w i o n y w p a r a m e t r a c h p r z e t w o r n i c y c z a s m e n t u , d o 2 , 3 s e c , c o p r z e d s t a w i a R y s . 6 . R e j e -
r o z p d z a n i a ( r a m p - u p ) i h a m o w a n i a ( r a m p - s t r a c j i d o k o n a n o p r o g r a m e m n a r z d z i o w y m ,
d o w n ) w y n o s i B r ó w n i e | 0 , 1 1 s . P o n i e w a | m o - k t ó r y u m o |l i w i a p a r a m e t r y z a c j p r z e t w o r n i c
m e n t b e z w Ba d n o [c i d y s k u ( 0 , 0 5 2 k g m ² ) b y B p o - c z s t o t l i w o [c i o r a z r e j e s t r a c j p r z e b i e g ó w c z a -
s o w y c h w y b r a n y c h w i e l k o [c i f i z y c z n y c h .
n a d 2 r z d y w i k s z y o d m o m e n t u b e z w Ba d n o [c i
P r d s i l n i k a [ A ] M o m e n t s i l n i k a [ N m ] P r d k o [ [ % ]
w i r n i k a , ( 0 , 0 0 0 1 4 k g m ² ) , d l a t e g o t e | c y k l r o z -
1 2 , 0 0
p d z a n i a p r z e b i e g a B z o g r a n i c z e n i e m m o m e n t u
1 0 , 0 0
o w a r t o [c i z g o d n e j z n a s t a w a m i w p r z e t w o r n i c y
8 , 0 0
c z s t o t l i w o [c i , w t y m p r z y p a d k u 4 4 0 % m o - 6 , 0 0
4 , 0 0
m e n t u n o m i n a l n e g o s i l n i k a , c o w y n o s i Bo
2 , 0 0
1 , 6 N m * 4 , 4 = 7 , 1 N m . P o d c z a s h a m o w a n i a w y - 0 , 0 0
- 2 , 0 0
s t p i B m o m e n t u j e m n y ( p r a c a g e n e r a t o r o w a s i l -
- 4 , 0 0
- 6 , 0 0
n i k a ) , l e c z j e g o w a r t o [ b e z w z g l d n a p o z o s t a Ba
- 8 , 0 0
t a k a s a m a j a k p o d c z a s c y k l u r o z p d z a n i a . W
2 , 3 s
c z a s i e p r ó b r o z p d z a n i a i h a m o w a n i a r e a l n y
R y s . 6 . R o z p d z a n i e i h a m o w a n i e s i l n i k a P M
c z a s r o z r u c h u j a k i h a m o w a n i a w y d Bu |y B s i z e
o b c i |o n e g o d u |y m m o m e n t e m b e z w Ba d n o [c i
w z g l d u n a w s p o m n i a n e o g r a n i c z e n i e m o -
Z e s z y t y P r o b l e m o w e M a s z y n y E l e k t r y c z n e N r 7 6 / 2 0 0 7
3 4
P o w y |s z y t e s t p o k a z u j e w y s o k d y n a m i k s i l -
n i k a P M , g d y w s p ó Bp r a c u j e o n z b a d a n p r z e -
t w o r n i c . P o n a d t o w y n i k a z n i e g o w y r a zn i e , |e
s i l n i k z m a g n e s a m i t r w a By m i w s p ó Bp r a c u j c
z w / w p r z e t w o r n i c c z s t o t l i w o [c i m o |e w y k o -
n a p o p r a w n y r o z r u c h , n a w e t w s y t u a c j i , g d y
m o m e n t o r a z p r d s i l n i k a o s i g a j w a r t o [
o g r a n i c z e n i a p o d c z a s c a Be g o c y k l u r o z p d z a n i a
c z y h a m o w a n i a .
6 . W n i o s k i k o Dc o w e
W a r t y k u l e z o s t a By o m ó w i o n e p o d s t a w y b u -
d o w y i o p t y m a l n e g o s t e r o w a n i a s i l n i k a m i
z m a g n e s a m i t r w a By m i o r a z j e d n o z r o z w i z a D,
w p r o w a d z a j c e a l g o r y t m F L U X , u m o |l i w i a j c y
w s p ó Bp r a c z s i l n i k a m i P M . P r z e t w o r n i c e t e
w y k o r z y s t u j w p e Bn i p o t e n c j a B d y n a m i k i , j a k i
i s t n i e j e w s i l n i k a c h P M , g d y | w s p o s ó b e f e k -
t y w n y o d d z i a Bu j n a m o m e n t w y t w a r z a n y w
s i l n i k u , w p By w a j c b e z p o [r e d n i o n a p r o c e s y
e l e k t r o m a g n e t y c z n e w n i m z a c h o d z c e .
A n a l i z u j c c h a r a k t e r y s t y k i s t a t y c z n e o r a z d y -
n a m i c z n e m o |e m y p o t w i e r d z i p e Bn p r z y d a t -
n o [ t e j r o d z i n y p r z e t w o r n i c d o w s p ó Bp r a c y
z s i l n i k a m i P M .
7 . L i t e r a t u r a
[ 1 ] . M a t e r i a By w e w n t r z n e f i r m y D a n f o s s .
[ 2 ] . T e x a s I n s t r u m e n t s : D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s i n g
S o l u t i o n f o r P e r m a n e n t M a g n e t S y n c h r o n o u s M o t o r ,
A p p l i c a t i o n N o t e B P R A 0 4 4 .
[ 3 ] . T e x a s I n s t r u m e n t s : F i e l d O r i e n t e d C o n t r o l o f 3 -
p h a s e A C M o t o r s , A p p l i c a t i o n N o t e B P R A 0 7 3 .
[ 4 ] . J . Aa s t o w i e c k i : E l e m e n t y i p o d z e s p o By p ó Bp r z e -
w o d n i k o w y c h u k Ba d ó w n a p d o w y c h .
.
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