• 11. Na czym polega idea sterowania wektorowego maszyn indukcyjnych? Jakie transformacje wykonuje się, aby przekształcić model określony w naturalnym układzie współrzędnych do modelu liniowego w wirującym układzie odniesienia?

Sterowanie prędkości silników indukcyjnych jest obecnie najczęściej realizowane

przez zmianę częstotliwości napięcia zasilania. Do tego celu stosuje się pośrednie przemienniki częstotliwości, składające się z prostownika sieciowego, obwodu pośredniczącego napięcia/prądu stałego i falownika napięcia/prądu.

Metody sterowania częstotliwościowego można ogólnie podzielić na skalarne

i wektorowe.

W przypadku układów sterowania wektorowego wpływa się na wzajemne

położenie wektorów przestrzennych napięć, prądów i strumieni skojarzonych, zarówno

w stanach ustalonych jak i przejściowych. Istnieją dwie podstawowe metody sterowania

wektorowego:

• polowo zorientowana, - FOC (ang. Field Oriented Control).

• bezpośrednia regulacja momentu - DTC (ang. Direct Torque Control)

Sterowanie wektorowe silników indukcyjnych klatkowych (z PDF. Od Jarzyny)

Idea tej metody oparta jest na analogii do obcowzbudnego silnika prądu stałego, którego własności regulacyjne określa się następująco:

• • układ ma dwa wejścia sterujące: uzwojenie wzbudzenia i uzwojenie twornika,

• • obydwa wejścia są magnetycznie i elektrycznie odsprzężone,

• • moment elektromagnetyczny jest iloczynem strumienia wzbudzenia i prądu twornika,

• • wektory strumienia wzbudzenia oraz prądu twornika są nieruchome i ortogonalne względem siebie,

• • regulatory w obwodach wzbudzenia i twornika pozwalają uzyskiwać szybkie odpowiedzi.

Dla skompensowanej obcowzbudnej maszyny prądu stałego:

• •wektor prądu twornika jest prostopadły do strumienia,

• •obydwa wektory są niezależnie regulowane

• •moment jest iloczynem strumienia wzbudzenia i prądu twornika

DALSZA CZEŚĆ ZAGADNIENIA

Jakie transformacje wykonuje się, aby przekształcić model określony w naturalnym układzie współrzędnych do modelu liniowego w wirującym układzie odniesienia?

Wszystkie sygnały wewnętrzne silnika, widziane od strony doprowadzeń wejściowych, są sinusoidalne. Sygnały takie są trudne do przetwarzania przez program. Jednakże po zmianie stosowanego w obliczeniach punktu odniesienia, sygnały wewnętrzne silnika zmiennoprądowego mogą być matematycznie traktowane jako wielkości stałoprądowe w stanie ustalonym. Przy sterowaniu wektorowym w silniku zmiennoprądowym mierzone są oczywiście prądy zmienne. Niemniej w stacjonarnej płaszczyźnie odniesienia 3- fazowe zmienne prądy stojana mogą zostać zespolone w pojedynczy wirujący w czasie wektor prądowy. Zamiast odniesienia stacjonarnego można zastosować wirującą płaszczyznę odniesienia, obracającą się synchronicznie z silnikiem.

W sterowaniu wektorowym do przechodzenia ze stacjonarnej płaszczyzny odniesienia do wirującej używa się dwóch transformacji, zwanych transformacją Clarke'a i transformacją Parka. Do obliczeń koniecznie jest najpierw zmierzenie dwu z trzech prądów fazowych. Trzeci nie musi być mierzony, ponieważ suma trzech prądów fazowych jest zerowa. Zmierzone prądy przedstawiają trzy, rozmieszczone co 120º, składowe wektora prądu w trójosiowym układzie współrzędnych.

Wirujący wektor prądu łatwiej jest przedstawiać w dwuosiowym układzie współrzędnych prostokątnych, zatem transformacja Clarke'a w taki sposób przetwarza zmierzone prądy, że wektor prądu jest przedstawiany dwoma składowymi, zamiast trzema. Dwie te składowe wektorowe nadal są zmienne w czasie. Równania transformacji Clarke'a: Iα = Ia Iβ = 0,577 (Ia + 2Ib).

Następnie stosuje się transformację Parka do przejścia do 2-osiowego wirującego układu współrzędnych, współosiowego z wirującym silnikiem: Równania transformacji Parka: Id = Iα cosΘ + Iβ sinΘ Iq = -Iα cosΘ + Iβ sinΘ. Kąt obrotu jest oznaczony przez Θ. Przy zastosowaniu sterowania wektorowego do 3-fazowego silnika synchronicznego wirująca płaszczyzna jest zawsze zorientowana zgodnie z jego wirnikiem, a kąt Θ otrzymuje się bezpośrednio z jego pozycji za pośrednictwem czujnika.

---