[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

SK71597A3 - Method of rotating machine controlling, feedback system to carry out this method and a rotating machine equipped with such system - Google Patents

Method of rotating machine controlling, feedback system to carry out this method and a rotating machine equipped with such system Download PDF

Info

Publication number
SK71597A3
SK71597A3 SK715-97A SK71597A SK71597A3 SK 71597 A3 SK71597 A3 SK 71597A3 SK 71597 A SK71597 A SK 71597A SK 71597 A3 SK71597 A3 SK 71597A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
vector
state
computer
stator flux
torque
Prior art date
Application number
SK715-97A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Luc Thomas
Serge Poullain
Olivier Bethoux
Guy Bornard
Original Assignee
Alsthom Cge Alcatel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alsthom Cge Alcatel filed Critical Alsthom Cge Alcatel
Publication of SK71597A3 publication Critical patent/SK71597A3/sk

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/30Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/28Stator flux based control
    • H02P21/30Direct torque control [DTC] or field acceleration method [FAM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Threshing Machine Elements (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

SPÔSOB REGULÁCIE OVLÁDANIA TOČIVÉHO STROJA, SPÄTNOVÄZOBNÝ SYSTÉM NA VYKONÁVANIE SPÔSOBU A TOČIVÝ STROJ OPATRENÝ SYSTÉMOM TOHTO DRUHU
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu regulácie ovláda ia točivého stroja, spätnoväzobného systému na vykonávanie spôsobu a točivého stroja opatreného takýmto systémom. Konkrétnejšie sa vynález týka spôsobu ovládania točivého momentu a statorového toku točivého motora.
Doterajší stav techniky
Sú známe zariadenia na vektorové ovládanie rotorového toku. Toto ovládanie je založené na ovládaní skutočného magnetického stavu rotora a točivého momentu stroja. Tento typ zariadenia však vyžaduje použitie snímača na otáčavých častiach stroja na snímanie mechanickej veličiny, potrebnej pre výpočet. Okrem toho sú tieto zariadenia veľmi citlivé na varianty parametrov stroja. Ďalej vyžadujú moduláciu šírkou impulzu (PWM), ktorá zavádza časové oneskorenie do doby odozvy stroja pri momentovom alebo rýchlostnom stupni.
Je známy alternatívny spôsob, kde ovládacie veličín sú elektromagnetický moment a statorový tok. Tento spôsob už nevyžaduje moduláciu šírkou impulzov. Spočíva vo vektorovom modelovaní stroja a striedačovom prevodníku napätia.
U stroja je známe, že elektromagnetický moment je funkciou uhla medzi otáčavým vektorom rotorového magnetického toku a otáčavým vektorom statorového magnetického toku a modulmi týchto vektorov toku. Inými slovami je elektromagnetický točivý moment funkciou súčinu otáčavých vektorov toku, kde
Tem = (®R x ®S)
Vektor statorového napätia Vs je poskytovaný trojfázovým striedačom, kde každá fáza obsahuje jednopólový dvojstavový spínač (SP2LL: jednopólový spínač s dvoma logickými úrovňami). Vektor statorového napätia Vs tak môže zaujať osem (2^) stavov Vi... V3, z ktorých dva, a to V-| a Vg sú stavy nu'ovej amplitúdy (nulové stavy) v pevnom súradnicovom systéme statora (α, β) v závislosti od kombinácie stavov troch dvojstavových spínačov SP2LL striedača.
Je známy (obr. 1) systém nazývaný DTC (Direct Torque Control), spočívajúci v pevnom súradnicovom systéme statoru (α, β) na udržiavanie modulu I Φθ | otáčajúceho sa vektoru statorového toku Og v hysteréznom pásme H a ovládanie točivého momentu Te zrýchľovaním otáčajúceho sa vektoru statorového toku Φβ vzhľadom k vektoru rotorového toku Φβ kvôli zvýšeniu točivého momentu Tem (zväčšenie uhla medzi oboma vektormi toku) a zastavením vektoru statorového toku Φ§ tak, že vektor rotorového toku Φρ^ ho doženie, kvôli zníženiu točivého momentu (zmenšenie uhlu medzi oboma vektormi toku).
Ovládanie vektoru statorového toku Φ§ je zaisťované prostredníctvom konečnej tabuľky. Táto tabuľka obsahuje pre danú polohu N j (i = 1 ...6) otáčajúceho sa vektoru statorového toku Φ§ v rovine statora (α, β) stavy V-|...Vg vektoru Vg fázového napätia statoru, ktoré dovoľujú zastavovať vektor statorového toku (nulové stavy, V-|, Vg) a tie, ktoré dovoľujú otvárať uhol medzi vektormi toku Φβ, Φβ pri súčasnom udržiavaní vektoru statorového toku Φβ v hysteréznom pásme H. Ďalej uvádzaná konečná tabuľka a obr. 1 znázorňujú túto metódu.
Konečná tabuľka
Tem rastie Tem kletá
Pásmo Nj |φ$| rastie I Φβ | klesá Φ5 zastavený
N«| v3 v4 Vi.Vg
n2 V4 V5 Vi.Vg
n3 V5 V6 Vi.Vg
n4 V6 V? Vi,V8
n5 V? v2 V^Vg
Ng v2 V3 Vi.Vg
Na obr. 1 je napríklad Φβ v pásme Ng a jeho koniec sleduje stav V2 statorového vektoru Vg fázového napätia. Stav V2 je stav, ktorý vyvoláva vzrast | ¢31. Systém sa prepne do stavu V3, len čo | Φ§ | dosiahne hornú medzu hysterézneho pásma H.
Tento spôsob má rad nevýhod. Konečná tabuľka nie je vyčerpávajúca pre možné dynamické situácie točivého stroja. Nie je reálne vytvoriť tabuľku, ktorá by postihla vyčerpávajúcim spôsobom všetky dynamické situácie stroja (v jednoduchom prípade striedača s troma spínačmi SP2LL sa už získa šesť oblastí, pričom v každej z nich môžu byť použité 4 stavy). Okrem toho porucha funkč? jedného zo spínačov SP2LL ruší tri možné stavy statorového fázového vektoru Vg, čo výrazne znižuje veľkosť konečnej tabuľky pre ovládanie a môže uviesť točivý stroj do neovládateľného stavu (špička točivého momentu).
Navrhovaný postup ďalej priraďuje ovládanie statorového toku ¢5 (udržiavanie modulu statorového toku v hysteréznom pásme H) ovládania točivého momentu Tem. Nepočíta sa s usporiadaniami, v ktorých sa požaduje ovládať statorový tok Φ§ súbežne s ovládaním točivého momentu Tem.
V prípade záporného stupňa točivého momentu (stupňového zmenšenia točivého momentu) pri malej rýchlosti otáčania rotoru je ďalej dynamika odozvy vyššie popísaného riešenia veľmi zlá. Predovšetkým doba odozvy voči zápornému stupňu je rádovo štvornásobok doby odozvy kladného stupňa rovnakej amplitúdy. V situácii znižovania točivého momentu totiž zariadenie zastavuje otáčanie statorového toku (nulový stav) a rotorový tok doháňa statorový tok, čím sa zmenšuje uhol, a teda točivý moment. Pri nízkych rýchlostiach otáčania sa aj rotorový tok otáča malou rýchlosťou, čo citeľne ovplyvňuje dynamiku odozvy motora. Táto situácia s nízkou rýchlosťou otáčania môže byť predstavovaná rozjazdom hnacej jednotky alebo zlou dynamikou v dôsledku kĺzania kolies hnacej jednotky (príliš pomalé znižovanie točivého momentu).
Ďalším nedostatkom popísaného riešenia je to, že stratégia spínania napäťového striedača je rovnaká, či už ide o prechodový stav (okamžité hodnoty toku a točivého momentu sú veľmi vzdialené od nastavenej hodnoty) alebo o ustálený stav (okamžité hodnoty toku a točivého momentu oscilujú okolo nastavenej hodnoty). V podmienkach ustáleného stavu tak priemerný spínací kmitočet napäťového striedača už nie je ovládateľný a je chaotický. Pre vysoké maximálne napätie a prúdy to môže rýchlo viesť k nevratnému poškodeniu niektorých spínačov SP2LL a z vyššie uvedených dôvodov je stroj uvedený do nekontrolovateľnej situácie.
Jedným z cieľov vynálezu je navrhnúť spôsob, pri ktorom by boli ovládacie veličiny ako elektromagnetický točivý moment, tak i statorový tok, bez ohľadu na situáciu točivého stroja v danom okamžiku a mohol sa získavať medzi všetkými možnými stavmi optimálny vektor fázového napätia statoru Vg tak, aby sa lepšie reagovalo na požadovanú stratégiu regulácie.
Podstata vynálezu
Za týmto účelom vynález prináša spôsob regulácie n-fázového točivého stroja, napájaného striedavým prúdom prostredníctvom napäťového striedača, obsahujúceho n spínačov SPmLL definujúcich Mn stavov Vj(i e {1,...,mn}) vektoru fázového napätia Vg, pričom sa v stroji spätnoväzobne ovláda elektromagnetický točivý moment Tem a statorový tok Φβ podľa elektromagnetického točivého momentu Remrefa statorového toku Osref spätnoväzobným systémom obsahujúcim súbor čidiel, ktorých snímané hodnoty sa prenášajú do sledovacej jednotky, ktorej výstupy sú vedené do počítača, ktorý na svojom výstupe vracia povelové signály pre ovládanie spínačov SPmLL napäťového striedača, pričom podľa vynálezu sa podľa ovládacej stratégie v prechodovom stave, v ktorom sú elektromagnetický točivý moment Tem a/alebo statorový tok Φβ vzdialené od nastaveného elektromagnetického točivého momentu Temref a/alebo od nastaveného statorového toku Φθί, zvolí počítač zo všetkých možných stavov Vj vektoru Vg fázového napätia statoru ten, ktorý je optimálny pre uvedenie točivého momentu Tem a statorového toku Φg do blízkosti nastaveného točivého momentu Temref a nastaveného statorového toku Φθί a počítač vracia späť ovládacie signály pre ovládanie spínačov SPmLL podľa zvoleného stavu vektoru Vg fázového napätia.
V dôsledku tohto riešenia je dynamika odozvy voči zápornému rozdielu točivého momentu lepšia ako v stave techniky.
Keď n a/alebo m sú vysoké hodnoty, vedie toto k veľkému počtu možných stavov. Vynález má teda ďalšiu výhodu v tom, že keď je jeden zo spínačov SPmLL náhodne blokovaný v polohe, ktorá nie je pre dané usporiadanie optimálna, spôsob bude pokračovať vo voľbe najlepšieho možného stavu medze zvyšnými možnými stavmi, aby sa priblížil nastaveným hodnotám. Dynamické vlastnosti ovládania nie sú ovplyvnené, ale riziká zväčšovania výchylok alebo prítomnosti špičiek točivého momentu sú minimalizované.
V stratégii ovládania pre ustálený stav, v ktorom sú točivý moment Tem a statorový tok Φβ v zodpovedajúcom intervale ±Δ Tem okolo Temref a v intervale ±Δ Φ$ okolo ΦδΓθί, volí počítač medzi všetkými možnými stavmi '/j vektoru Vg fázového napätia statora ten, ktorý je pre vopred stanovený stredný spínací kmitočet striedača optimálny pre minimalizovanie amplitúd kmitania točivého momentu Tem a statorového toku Φ$ okolo nastaveného točivého momentu Temref a nastaveného statorového toku ΦδΓθί θ/θ·θβο pre rešpektovanie kmitočtovej šablóny pre točivý moment Tem a počítač vracia povelové signály pre ovládanie spínačov SPmLL podľa zvoleného stavu vektoru fázy napätia Vs·
Vo variante vyhotovenia spôsobu sa pre určenie optimálneho stavu vo fáze inicializácie spôsobu vytvára v počítači virtuálna výstupná rovina P, u ktorej je jedna z osí y reprezentatívna pre elektromagnetický točivý moment a druhá z osí x je reprezentatívna pre statorový tok, pričom nastavené hodnoty točivého momentu a statorového toku sú reprezentované bodom Aref a okamžitý točivý moment a statorový tok bodom A, pričom okolo bodu Aref je definovaný prvok roviny (± Δ x, ± Δ y), pričom počítač používa stratégiu ovládania v ustálenom stave, keď je bod A vo vnútri prvku roviny a stratégiu ovládania v prechodovom stave, keď je bod A mimo prvku roviny, pričom do počítača sa zavedie stavový model točivého stroja, v ktorom výstupný vektor S je vektor výstupnej roviny P a povelový vektor C je vektor fázového napätia Vs, pričom v prechodovom stave vypočítava počítač pri každom vzorkovaní vektor (A-Aref), počítač vypočítava smerovú deriváciu S výstupného vektoru S pre každý z možných stavov Vj vektoru Vs fázového napätia, ďalej skalárny súčin každej zo smerových derivácií S(Vj) výstupného vektoru S s vektorom (A-Aref), a volí ako povelový vektor C stav Vj vektoru Vg fázového napätia, priradený väčšiemu z vypočítaných skalárnych súčinov.
Okrem toho sa vo fáze inicializácie postupu v počítači vytvára cyklická cesta cirkulácie bodu A okolo bodu Aref v prvku roviny, do počítača sa vracia priemerný spínací kmitočet pre striedač, počítač delí prvok roviny do prepínacích pásem Zj, prispôsobených cyklickej ceste, pričom počítač vytvára prepínaciu tabuľku, ktorá stanoví pre každé pásmo Zj vzťah budúceho optimálneho stavu Vf vektoru Vg fázového napätia ako funkcie aktuálneho stavu Va a minulého stavu Vp vektoru Vg fázy napätia statoru, pre sledovanie cyklickej cesty cirkulácie uvedenom pásme Zj, pričom v ustálenom stave a pri každom vzorkovaní počítač vypočítava veľkosť prepínacích pásem Zj v závislosti od okamžitej situácie stroja, kvôli rešpektovaniu zvoleného stredného spínacieho kmitočtu, pričom počítač volí ako povelový vektor C optimálny budúci stav Vf vektoru Vg fázy napätia statora, na základe prepínacej tabuľky, v závislosti od pásma Zj, v ktorej sa nachádza bod A, a aktuálnom a budúcom stave Va a Vp vektoru Vg fázového napätia statoru.
V príklade vyhotovenia stavového modelu točivého stroja je nelineárny ovládací model typu:
É = f(H) + g(E) Vg
S = h(H) kde E je stavový vektor, f, g, h sú analytické funkcie stavového vektoru E, t a smerová derivácia S výstupného vektoru S je:
ôh(E) . óh (E) óh (E)
S (Vg) = ------------ E = --------------- f(E) + -------------- g (E) Vg
ÓE óE óE ako funkcia stavového modelu.
Ί
I keď je založený na prepínacej tabuľke, je spôsob podľa vynálezu v ustálenom stave relatívne spoľahlivý. Bod A sa môže nechať divergovať a opustiť prvok roviny. Systém potom prejde do prechodových podmienok, kde sa zvolí optimálny stav Vj, ktorý je k dispozícii, podľa stratégie ovládania v prechodových podmienkach.
S výhodou prvok roviny má hysterézne pásmo, majúce vnútornú medzu a vonkajšiu medzu zvolené tak, že prechod z ovládacej stratégie v prechodovom stave do stratégie ovládania v ustálenom stave nastáva, keď bod A prešiel vnútornú medzu hysterézneho pásma a prechod z ovládacej stratégie v ustálenom stave do stratégie ovládania v prechodovom stave nastáva, keď bod A prešiel vonkajšiu medzu hysterézneho pásma.
Ovládanie stredného spínacieho kmitočtu striedača je výhodou, dovoľujúcou podstatne obmedzovať straty prepínaním v spínačoch SPmLL., a teda predĺžiť ich životnosť.
Vynález sa tiež týka spätnoväzobného systému, používajúceho vyššie uvedený spôsob.
Vynález sa rovnako vzťahuje na točivý stroj, obsahujúci takýto spätnoväzobný systém.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príkladoch vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňujú:
obr. 1 schematické znázornenie spôsobu podľa známeho stavu techniky v pevnej statorovej rovine, obr. 2 schému spôsobu podľa vynálezu v prechodových podmienkach, a obr. 3 až 3E schémy spôsobu podľa vynálezu v ustálenrm stave na príklade konkrétneho cyklu.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Vynález sa týka spôsobu na reguláciu točivého stroja 1 s n fázami, napájanými striedavým prúdom prostredníctvom napäťového striedača 3, obsahujúceho n spínačov 4, majúcich každý m polôh (ďalej označované ako spínače SPmLL: Single Pole m Logic Levels - jednopólové s m logickými úrovňami), definujúci mn stavov Vj (i e {1 ,...,mn}) vektoru V$ fázy napätia statoru, pričom stroj 1 je spätnoväzobne ovládaný podľa nastaveného elektromagnetického točivého momentu Temref a nastaveného statorového toku <Dsref.
Spätnoväzobný systém stroja obsahuje súbor čidiel, ktorých snímané hodnoty 7, 8, 9 sú odovzdávané do sledovacej jednotky 10. Výstupy sledovacej jednotky 10 sú reprezentatívne hodnoty okamžitého elektromagnetického točivého momentu Tem a okamžitého statorového toku točivého stroja. Ežxistuje rad čidiel a sledovacích jednotiek s menej náročnou funkciou a výkonom.
Reprezentatívne hodnoty elektromagnetického točivého momentu Tem a statorového toku Φ§ sú zavádzané do počítača 13 kvôli realizácii spôsobu podľa vynálezu. Počítač 13 prijíma tiež vstupy reprezentatívnym hodnôt nastaveného elektromagnetického točivého momentu Temref a statorového toku Φθί· Počítač 13 vydáva na výstupe ovládacie signály 6, určené pre ovládanie spínačov SPmLL 4 napäťového striedača 3.
Vynález sa konkrétne vzťahuje na spôsobové kroky vykonávané v počítači 13. Spôsob podľa vynálezu navrhuje dve stratégie ovládania podľa stavu, v ktorom sa stroj nachádza. Prvým z týchto stavov je predchodový stav, v ktorom elektromagnetický točivý moment Tem a/alebo statorový tok Φ3 sú vzdialené od nastaveného elektromagnetického točivého momentu Temref a/alebo nastaveného statorového toku Φ5ΓΘ(. Druhým stavom je ustálený stav, v ktorom moment Tem a statorový tok Φ$ ležia v intervale + Tem okolo hodnoty Temref a v intervale ± T$ okolo hodnoty Φθ{.
V prechodovom stave obsahuje spôsob podľa vynálezu kroky, v ktorých sa volí medzi všetkými možnými stavmi Vj (iE{1 ,...,mn}) vektoru V$ fázového napätia statoru ten, ktorý je optimálny pre minimalizovanie amplitúd kmitania točivého momentu Tem a statorový tok d>g okolo nastaveného točivého momentu OSref a/alebo pre rešpektovanie kmitočtovej kombinácie pre točivý moment Tem, a ovláda sa prepínanie spínačov SPmLL, zodpovedajúce zvolenému stavu Vj vektoru Vg fázového napätia.
Pod pojmom rešpektovanie kmitočtovej kombinácie Su chápe zákaz určitých kmitočtov alebo určitých kmitočtových intervalov pre elektromagnetický točivý moment Tem.
Vo vyhotovení spôsobu podľa vynálezu znázornenom na obr. 2 až 3E je na určenie optimálneho stavu vytvorená v počítači 13 výstupná rovina P, v ktorej je jedna y z osí reprezentatívna pre elektromagnetický točivý moment a druhá x z osí je reprezentatívna pre statorový tok. V tejto rovine sa definuje bod Aref, reprezentujúci nastavené hodnoty točivého momentu a statorového toku v uvedenej rovine a bod A, reprezentujúci daný stav stroja, pričom sa okolo bodu Aref definuje prvok roviny 5 ±Δ x, ±Δ y, vo vnútri ktorého existuje ustálený stav a mimo ktorého existuje prechodový stav. Rovina P je tak rozdelená na dve časti, z ktorých každá predstavuje jeden zo stavov.
V prechodovom stave je potrebné priblížiť sa čo najrýchlejšie k nastaveným hodnotám tak, aby sa znížila doba odozvy. Pre tento účel sa v rovine P pri spôsobe volí medzi súborom možných stavov Vo (i e {1,...,mn}) vektoru Vg fázového napätia statora, ktorý navrhuje najväčšiu rýchlosť zmeny bodu A v smere blízko smeru ideálneho približovania A-Aref.
Na tento účel sa vo fáze inicializácie zavádza do počítača 13 stavový model točivého stroja, v ktorom je výstupný vektor S vektor výstupnej roviny a ovládací vektor C je vektor Vg fázového napätia, pričom v prechodovom stave vypočítava počítač 13 pri každom vzorkovaní vektor (A-Aref), smerovú deriváciu S výstupného vektoru S pre každý z možných stavov V, vektoru fázového napätia Vg, ďalej skalárny súčin každej zo smerových derivácií S(Vj) výstupného vektoru S s vektorom (A-Aref) a volí ako povelový vektor C stav Vj vektoru Vg fáze áho napätia, priradený väčšiemu z vypočítaných skalárnych súčinov.
Obr. 2 znázorňuje funkciu spôsobu v prechodovom stave. Čiarkované vyznačená čiara znamená ideálnu cestu pre to, aby A čo najrýchlejšie dosiahlo Aref. V každej vzorkovacej perióde je opätovne počítaný vektor (A-Aref), ako i optimálny stav. Výsledkom toho môže byť napríklad dráha vyznačená krivkou 14.
Dynamika odozvy pri zápornom rozdiele točivého momentu je lepšia ako v stave techniky.
Pre vyššie hodnoty n a/alebo m (mnoho možných s* wov) toto prináša ako ďalšiu výhodu, že keď je jeden zo spínačov SPmLL náhodne blokovaný v polohe, ktorá nie je optimálna pre danú situáciu, bude spôsob pokračovať vo voľbe najlepšieho možného stavu medzi zvyšnými možnými stavmi, aby došlo k priblíženiu nastaveným hodnotám. Tým sú ovplyvnené dynamické vlastnosti ovládania, ale riziká divergencii alebo špičiek točivých momentov sú tým odstránené.
Okrem toho sa podľa obr. 3 až 3E vytvára stále vo fáze inicializácie v počítači 13 cyklická cesta pre cirkuláciu bodu A okolo bodu Aref v prvku roviny 5, do počítača sa zavádza priemerný spínací kmitočet pre striedač 3, počítač delí prvok 5_roviny do prepínacích pásem Zj, prispôsobených cyklickej ceste 15, pričom počítač vytvára prepínaciu tabuľku, ktorá stanoví pre každé pásmo Zj vzťah budúceho optimálneho stavu Vf vektoru Vg fázového napätia ako funkcie aktuálneho stavu Va a minulého stavu Vp vektoru Vg fázy napätia statoru, kvôli sledovaniu cyklickej cesty 15 cirkulácie v uvedenom pásme Zj, pričom v ustálenom stave a pri každom vzorkovaní počítač 13 vypočítava veľkosť prepínacích pásem Zj v závislosti od danej situácie stroja, kvôli rešpektovaniu zvoleného stredného spínacieho kmitočtu, pričom počítač volí ako povelový vektor C optimálneho budúceho stavu Vf vektoru Vg fázu napätia statoru, na základe prepínacej tabuľky, v závislosti od pásma Zj, v ktorej sa nachádza bod A a aktuálneho a budúceho stavu Va a Vp vektoru Vg fázového napätia statoru. Minulý stav Vp vektoru Vg fázového napätia musí byť uvažovaný ako stav predchádzajúceho prepínania.
Obr. 3 až 3E, ako i ďalej uvádzaná prepínacia tabuľka, znázorňujú príklad vyhotovenia spôsobu v ustálenom stave, pričom obr. 3 ukazuje zvolený cyklus 15 a obr. 3A až 3E, ako i tabuľka príklad cirkulácie bodu A podľa zvoleného cyklu 15.
Prepínacia tabuľka v ustálenom stave
Pásmo Zj_ VP Va 1 1 i < 1 H> 1 1 1 1 1 1
V2 m > < H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Wi v V2
Z1 Wi/v2 V3 V3
νί=(νι,ν5,ν7} V1
Wi Vi-<V4-V6-Vsl 1 1 1 CO 1 > 1 1 1
V3 1 i 1 1 1 1 1 1 <N 1 > 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CO 1 > 1 1
W^ V2 V2
Z2 wi V3 V3
Wi vi=<vl,v5,v 7} V1
Wi Vi=iv4,v6,vs) 1 1 1 < 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1 1
V2 1 1 ( 1 1 n > 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 rH 1 > 1 1
WíťV3 V2 V2
Z3 Wi V3 V2
Wi νί={νι,ν5,ν7} V1
Wi vi=(v4,v6,v8( 1 l < 1 CD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
n > 1 1 1 1 1 1 1 (N > 1 1 1 1 1 1 1 1 t 1 CO >
Wi V2 V3
Z4 w^v2 V3 V2
Wi vi=ľV1<^5/V7} V8
Wi νί=(ν468) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 H 1 > 1 1 1
Z5 Wi ν£ =(V1,V3,V5,V7l <
Wi vr ='V2-V4'V6-VS> 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 CO 1 > 1 1
csj 1 a i l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Wi ν£ : ={Vi,v3,v5,v7} < M
Wi vr = <V2 ' V4'V6'V8> V8
Je zrejmé, že polohy a veľkosti pásem Zj majú vplyv na stredný spínací kmitočet striedača a naopak. Stredný kmitočet striedača je tak zobraný do úvahy pri vytváraní pásem Zj.
Ovládanie stredného kmitočtu striedača je výhoda, ktorá dovoľuje podstatne obmedzovať riziká poškodenia spínačov SPmLL a predĺžiť tak ich životnosť.
Na obr. 3A je bod A buď v pásme Z2 alebo pásme Z4, pričom aktuálny stav je V3 a minulý stav je V2. Bod A môže v budúcnosti prechádzať do pásma Z5, Z-j alebo Z3. Z prepínacej tabuľky je zrejmé, že pokiaľ bod A zostáva v pásme Z2 alebo Z4, zostane budúci stav ako aktuálny (súčasný) stav V3, a ak boa A prejde do jedného z pásem Z5, Z-| alebo Z3, budúci stav je stav Vj.
I keď je založený na prepínacej tabuľke, je spôsob podľa vynálezu v ustálenom stave relatívne spoľahlivý. Bod A sa môže nechať divergovať a opustiť prvok roviny. Systém potom prejde do prechodových podmienok, kde sa zvolí optimálny stav Vj, ktorý je k dispozícii, podľa stratégie ovládania v prechodových podmienkach.
S výhodou prvok 5 roviny obsahuje hysterézne pásmo, majúce vnútornú medzu 12 a vonkajšiu medzu 11 také, že prechod z ovládacej stratégie v prechodovom stave do stratégie ovládania v ustálenom stave nastáva, keď bod A prešiel vnútornú medzu hysterézneho pásma a prechod z ovládacej stratégie v ustálenom stave do stratégie ovládania v prechodovom stave nastáva, keď bod A prešiel vonkajšiu medzu hysterézneho pásma.
Stavový model točivého stroja je napríklad nelineárny model typu:
É = f(H) + g(E) VS
S = h(H) kde E je stavový vektor, f, g, h sú analytické funkcie stavového vektoru E, a smerová derivácia S výstupného vektoru S je:
ô h (E) . d h (E) ô h (E)
S(VS) = ------------ E= --------------- f(E) + -------------- g(E) VS
ÔE 5E ôE ako funkcia stavového modelu.
V jednom vyhotovení vynálezu znázorňuje os y priamo elektromagnetický točivý moment a os x druhú mocninu statorového tok. S výhodou majú body roviny P ako súradnice:
(λΦ5 2/Φ02, (λ - 1)Tem/o) kde λ je váhový súčiniteľ, ktorého hodnota je stanovená užívateľom točivého stroja. Váhový súčiniteľ dovoľuje dodávať väčšiu alebo menšiu hmotnosť jednému z výstupov vzhľadom k druhému.
Vynález sa tiež týka spätnoväzobného systému, používajúceho vyššie uvedený spôsob.
Vynález sa rovnako vzťahuje na točivý stroj, obsahujúci takýto spätnoväzobný systém.
Vynález nie je samozrejme obmedzený na popísané a znázornené vyhotovenie, ale môže byť podrobený radu obmien, prístupných odborníkovi v odbore bez toho, aby sa opustila jeho myšlienka. Hlavne je možné bez opustenia myšlienky vynálezu nahradiť navrhovaný cyklus iným cyklom s vlastnými prepínacími pásmami a vlastnou prepínacou zavulkou. Bez toho, aby sa opustil rámec vynálezu, je tiež možné nahradiť tri spínače SP2LL n spínačmi SpmLL.

Claims (8)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Spôsob regulácie n-fázového točivého stroja (1), napájaného striedavým prúdom prostredníctvom napäťového striedača (3), obsahujúceho n spínačov SPmLL definujúcich mn stavov Vj(i e {1 ,...,mn}) vektora Vg fázového napätia, pričom sa v stroji spätnoväzobne ovláda elektromagnetický točivý moment Tem a statorový tok Φς podľa elektromagnetického točivého momentu Temref a statorového toku Φθ( spätnoväzobným systémom obsahujúcim súbor čidiel, ktorých snímané hodnoty (7, 8, 9) sa prenášajú do sledovacej jednotky (10), ktorej výstupy sú vedené do počítača (13), ktorý na svojom výstupe vracia povelové signály (6) pre ovládanie spínačov SPmLL (4) napäťového striedača (3), vyznačujúci sa tým, že pri ovládacej stratégii v prechodovom stave, v ktorom sú elektromagnetický točivý moment Tem a/alebo statorový tok Φβ vzdialené od nastaveného elektro magnetického točivého momentu Temref a/alebo od nastaveného statorového toku Φ51Γ^, zvolí počítač (13) zo všetkých možných stavov Vj vektoru Vg fázového napätia statoru ten, ktorý je optimálny pre uvedenie točivého momentu Tem a statorového toku Φg do blízkosti nastaveného točivého momentu Temref a nastaveného statorového toku Φθ{ a počítač vracia späť ovládacie signály (6) na ovládanie spínačov SPmLL (4) podľa zvoleného stavu vektoru Vg fázového napätia.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že pri stratégii ovládania pre ustálený stav, v ktorom sú točivý moment Tem a statorový tok Cg v zodpovedajúcom intervale ±Tem okolo Temref a v intervale ± ΔΦg okolo Φθβ v°l' počítač (13) medzi všetkými možnými stavmi Vj vektoru Vg fázového napätia statoru ten, ktorý je pre vopred stanovený stredný spínací kmitočet striedača (3) optimálny pre minimalizovanie amplitúd kmitania točivého momentu Tem a statorového toku Φg okolo nastaveného točivého momentu Temref a nastaveného statorového toku Osref a/alebo pre rešpektovanie kmitočtovej kombinácie pre točivý moment Tem a počítač (13) vracia povelové signály pre ovládanie spínačov SPmLL (4) podľa zvoleného stavu vektoru fázy napätia Vg.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa vo fáze inicializácie spôsobu vytvára v počítači virtuálna výstupná rovina P, v ktorej je jedna z osí y reprezentatívna pre elektromagnetický točivý moment a druhá z osí x je reprezentatívna pre statorový tok, pričom nastavené hodnoty točivého momentu a statorového toku sú reprezentované bodom Aref a okamžitý točivý moment a statorový tok bodom A, pričom okolo bodu Aref je definovaný prvok (5) roviny (±Δ x, ±Δ y), pričom počítač (13) používa stratégiu ovládania v ustálenom stave, keď je bod A vo vnútri prvku (5) roviny, a stratégiu ovládania v prechodovom stave, keď je bod A mimo prvku (5) roviny, pričom do počítača (13) sa zavedie stavový model točivého stroja, v ktorom výstupný vektor S je vektor výstupnej roviny P a povelový vektor C je vektor fázového napätia Vg, pričom v prechodovom stave vypočítava počítač (13) pri každom. vzorkovaní vektor (A-Aref), a ďalej počítač (13) vypočítava smerovú deriváciu Š výstupného vektoru S pre každý z možných stavov Vj vektoru Vg fázového napätia, a ďalej skalárny súčin každej zo smerových derivácií S(Vj) výstupného vektoru S s vektorom (A-Aref) a volí ako povelový vektor C stav Vj vektoru Vg fázového napätia, priradený väčšiemu z vypočítaných skalárnych súčinov.
4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že sa vo fáze inicializácie spôsobu ďalej v počítači (13) vytvára cyklická cesta (15) cirkulácie bodu A okolo bodu Aref v prvku roviny, pričom počítač (13) delí prvok roviny do prepínacích pásem Zj, prispôsobených cyklickej ceste (15), pričom sa do počítača vracia stredný spínací kmitočet pre striedač (3) a počítač vytvára prepínaciu tabuľku, ktorá stanoví pre každé pásmo Zj vzťah budúceho optimálneho stavu Vf vektoru Vg fázového napätia ako funkcie aktuálneho stavu Va a minulého stavu Vp vektoru Vg fázy napätia statora, na sledovanie cyklickej cesty (15) cirkulácie v uvedenom pásme Zj, pričom v ustálenom stave a pri každom vzorkovaní počítač (13) vypočítava veľkosť prepínacích pásem Zj v závislosti od každej situácie stroja, kvôli rešpektovaniu zvoleného stredného spínacieho kmitočtu, pričom počítač volí ako povelový vektor C optimálny budúci stav Vf vektoru Vg fázy napätia statoru, na základe prepínacej tabuľky, v závislosti od pásma Zj, v ktorej sa nachádza bod A a aktuálneho a budúceho stavu Va a Vp vektoru Vg fázového napätia statora.
5. Spôsob podľa nároku 3 alebo 4, vyznačujúci sa tým, že model točivého stroja je nelineárny ovládací model typu:
É = f(H) + g(E) Vg
S = h(H) kde E je stavový vektor, f, g, h sú analytické funkcie stavového vektoru E, a smerová derivácia S výstupného vektoru S je:
ô h (E) . d h (E) Ô h (E)
S (Vg) = ------------ E = --------------- f(E) + -------------- g (E) Vg ô E ó E d E ako funkcia stavového modelu.
6. Spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 3 až 5, vyznačujúci sa tým, že prvok (5) roviny má hysterézne pásmo, majúce vnútornú medzu (12) a vonkajšiu medzu (11) zvolené tak, že prechod zo stratégie ovládania v prechodovom stave do stratégie ovládania v ustálenom stave nastáva, keď bod A prešiel vnútornú medzu (12) hysterézneho pásma, a prechod z ovládacej stratégie v ustálenom stave do stratégie ovládania v prechodovom stave nastáva, keď bod A prešiel vonkajšiu medzu (11) hysterézneho pásma.
7. Spätnoväzobný systém točivého stroja, napájaného striedavým prúdom prostredníctvom napäťového striedača (3), obsahujúci n spínačov SPmLL (4), definujúcich mn stavov Vj Vj(i V {1,...,mn}) vektoru fázového napätia Vg, pričom sa v stroji spätnoväzobne ovláda elektromagnetický točivý moment Tem a statorový tok Og podľa elektromagnetického točivého momentu Temref a statorového toku Osref týmto spätnoväzobným systémom, obsahujúcim súbor čidiel, ktorých snímané hodnoty (7, 8, 9) sa prenášajú do sledovacej jednotky (10), ktorej výstupy sú vedené do počítača (13), ktorý na svojom výstupe vracia povelové signály (6) na ovládanie spínačov SPmLL (4) napäťového striedača (3), vyznačujúci sa tým, že používa spôsob podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 6.
8. N-fázový točivý stroj, napájaný striedavým prúdom prostredníctvom napäťového striedača (3), obsahujúci n spínačov SPmLL definujúcich mn stavov Vj(i e {1,...,mn}) vektoru fázového napätia Vg, pričom v stroj· spätnoväzobne ovláda elektromagnetický točivý moment Tem a statorový tok Φ$ podľa elektromagnetického točivého momentu Temref a statorového toku <t>sref spätnoväzobným systémom obsahujúcim súbor čidiel, ktorých snímané hodnoty (7, 8, 9) sa prenášajú do sledovacej jednotky (10), ktorej výstupy sú vedené do počítača (13), ktorý na svojom výstupe vracia povelové signály (6) pre ovládanie spínačov SPmLL (4) napäťového striedača (3, vyznačujúci sa tým, že spätnoväzobný systém je systém podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 6.
SK715-97A 1996-06-06 1997-06-05 Method of rotating machine controlling, feedback system to carry out this method and a rotating machine equipped with such system SK71597A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9607015A FR2749717B1 (fr) 1996-06-06 1996-06-06 Procede de controle commande d'une machine tournante, systeme d'asservissement pour mettre en oeuvre ledit procede, machine tournante pourvue d'un tel systeme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK71597A3 true SK71597A3 (en) 1998-01-14

Family

ID=9492782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK715-97A SK71597A3 (en) 1996-06-06 1997-06-05 Method of rotating machine controlling, feedback system to carry out this method and a rotating machine equipped with such system

Country Status (15)

Country Link
US (1) US5907228A (sk)
EP (1) EP0812059B8 (sk)
JP (1) JPH1066400A (sk)
KR (1) KR980006793A (sk)
CN (1) CN1097756C (sk)
AT (1) ATE233448T1 (sk)
AU (1) AU714400B2 (sk)
BR (1) BR9703478A (sk)
CA (1) CA2208008A1 (sk)
CZ (1) CZ172897A3 (sk)
DE (1) DE69719240T2 (sk)
FR (1) FR2749717B1 (sk)
HU (1) HUP9701008A3 (sk)
PL (1) PL320397A1 (sk)
SK (1) SK71597A3 (sk)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791488B1 (fr) * 1999-03-25 2002-09-20 Schneider Electric Sa Systeme de controle d'un onduleur de tension
FI112299B (fi) 2000-12-22 2003-11-14 Abb Industry Oy Menetelmä taajuusmuuttajan yhteydessä
CA2517579A1 (en) * 2002-02-28 2003-09-04 Zetacon Corporation Predictive control system and method
US7121269B2 (en) * 2003-04-16 2006-10-17 Michael North Hot-start solenoid valve
US7274865B2 (en) * 2003-09-04 2007-09-25 Patricio Lagos Lehuede General purpose 100% solid state drive for direct current rotary machines
WO2005076461A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-18 Honeywell International Inc Motor control and driver for electric boosting application
EP1670135B1 (de) * 2004-12-10 2009-04-08 Abb Research Ltd. Verfahren zum Betrieb einer rotierenden elektrischen Maschine
EP2034606B1 (de) * 2007-09-10 2015-03-11 ABB Research Ltd. Verfahren zum Betrieb einer rotierenden elektrischen Maschine
KR100933393B1 (ko) * 2007-10-31 2009-12-22 울산대학교 산학협력단 유도 전동기의 직접 토크 제어 장치 및 방법
DE102008002505A1 (de) * 2008-06-18 2009-12-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Antriebsvorrichtung und Steuergerät
JP5391697B2 (ja) * 2009-01-16 2014-01-15 株式会社デンソー 回転機の制御装置及び制御システム
JP5391696B2 (ja) * 2009-01-16 2014-01-15 株式会社デンソー 回転機の制御装置及び制御システム
EP2528225B1 (de) * 2010-01-22 2014-01-15 ABB Research Ltd. Steurung einer rotierenden elektrischen Maschine
KR20240135030A (ko) * 2022-01-28 2024-09-10 타우 모터스, 인크. 구간별 아핀 모델을 사용하는 모터 제어

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4707651A (en) * 1986-07-22 1987-11-17 Westinghouse Electric Corp. Voltage-controlled field-oriented induction motor control system
US5585709A (en) * 1993-12-22 1996-12-17 Wisconsin Alumni Research Foundation Method and apparatus for transducerless position and velocity estimation in drives for AC machines
US5708346A (en) * 1994-01-10 1998-01-13 Sulzer Electronics Ag Method and control apparatus for controlling an AC-machine
US5502360A (en) * 1995-03-10 1996-03-26 Allen-Bradley Company, Inc. Stator resistance detector for use in electric motor controllers

Also Published As

Publication number Publication date
AU714400B2 (en) 2000-01-06
HU9701008D0 (en) 1997-07-28
EP0812059A1 (fr) 1997-12-10
FR2749717B1 (fr) 1998-07-31
CN1097756C (zh) 2003-01-01
CN1177758A (zh) 1998-04-01
CZ172897A3 (en) 1997-12-17
DE69719240D1 (de) 2003-04-03
EP0812059B8 (fr) 2003-05-21
KR980006793A (ko) 1998-03-30
HUP9701008A3 (en) 2000-03-28
ATE233448T1 (de) 2003-03-15
DE69719240T2 (de) 2003-12-04
FR2749717A1 (fr) 1997-12-12
AU2470397A (en) 1997-12-11
EP0812059B1 (fr) 2003-02-26
US5907228A (en) 1999-05-25
PL320397A1 (en) 1997-12-08
HUP9701008A2 (hu) 1998-01-28
BR9703478A (pt) 1998-08-04
JPH1066400A (ja) 1998-03-06
CA2208008A1 (fr) 1997-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK71597A3 (en) Method of rotating machine controlling, feedback system to carry out this method and a rotating machine equipped with such system
Kang et al. New direct torque control of induction motor for minimum torque ripple and constant switching frequency
Davari et al. Robust vector control of a very weak-grid-connected voltage-source converter considering the phase-locked loop dynamics
US10158317B2 (en) Control apparatus for AC motor
Hatua et al. Direct torque control schemes for split-phase induction machine
US20110018270A1 (en) Doubly-controlled asynchronous generator
US20100084865A1 (en) Stator controlled induction generators with short-circuited rotor
CN102868347A (zh) 逆变器装置和电动机驱动系统
NO153473C (no) Regulering av en omrettermatet asynkronmaskins belastingst ilstand.
US5097193A (en) Method and apparatus for direct regulation of output currents of an inverter feeding a predetermined number of induction machines
US6008614A (en) Synchronous motor with permanent magnets and motor system
Aroussi et al. Improvement of direct torque control applied to doubly fed induction motor under variable speed
US5650705A (en) Apparatus and method for controlling currents in an inductor
US5285145A (en) Current-limit system for voltage-type inverter
US5467000A (en) Method and apparatus for current regulating in a voltage-injecting converter
Jacobina et al. Flexible series/parallel ac–dc–ac motor drive system
JP3674323B2 (ja) 電力変換器の制御装置
Shikkewal et al. Fuzzy logic controller for PMSM
JP4348929B2 (ja) モータ制御装置
US5764499A (en) Direct a.c. converter
Yoo et al. Dynamic overmodulation for improved current regulation of PMSM
US4916376A (en) Inverter driving method for induction motors
Hunyár et al. Pulse width modulated IGBT AC chopper
Severson Reduced hardware parallel drive for no voltage bearingless motors
Zemgue et al. Multi-objective Predictive Control of 3L-NPC Inverter Fed Sensorless PMSM Drives for Electrical Car Applications