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.