Comanda masinilor de inductie

Faultatea de automatica, calculatoare si electornicaComanda masinilor de inductieReglarea vitezei in bucla inchisa utilizand comanda scalara

Zamfir Raducu CristianCraiova 2016

Reglarea vitezei n bucl nchis utiliznd comanda scalar

1. Consideratii teoretice

n acest proiect vom experimenta cu implementarea reglrii vitezei n bucl nchis a mainii conduse prezentat n Figura 1. Vom examina tranziiile incipiente ale motorului cu o frecven predefinit pentru rampa vitezei de referin, rspunsul dinamic al conducerii schimbrilor ciclice n comanda vitezei i cuplul de sarcin. Pentru motive de comparaie, vom folosi un comportament de tranziie al aceluiai motor alimentat cu o sursa fixa de tensiune si fara comand de rspuns.

Figura 1:

Vom folosi un motor de 20CP, 220V, 60Hz, patru poli, motor cu carcas de inducie bobinat cu urmtorii parametri:

Curentul evaluat al curentului este 49,68A, viteza evaluat 1748,3 rot/min i alunecarea evaluat este de 0,0287. Cteva plotri ale caracteristicilor de regim staionar al motorului vs viteza rotorului sunt prezentate n Figura 2.

Figura 2:

Operat cu o frecven evaluat i cu o surs de tensiune sinusoidal, cuplul evaluat este de 81,49 N.m iar alunecarea la cuplu maxim este 0,1758.

2. Conducerea n bucl deschis cu voltaj fix

Figura 3 prezint o vedere de ansamblu a diagramei simularii n SIMULINK, s1o.mdl, pentru prima parte a acestui proiect pe conducerea n bucl deschis. Simularea SIMULINK este realizat pentru a simula comportamentul dinamic al motorului cand DOL este pornit cu tensiunea evaluat i cnd este supus la schimbri de rotaie cuplulul de ncrcare. Rezultatele din aceste operaiuni n bucl deschis vor fi folosite mai trziu ca referine pentru compararea performanei aceluiai motorului acionat n bucl nchis.

Figura 3 :

Figura 3 b):

Fiierele MATLAB m1c.m i m1o.m pot fi folosite n colaborare cu simularea buclei nchise i deschise sub SIMULINK, slo.mdl i slc.mdl sunt folosite pentru a seta parametri mainii, condiiile de rulare i plotarea rezultatelor simulrii. Valoarea cuplului mecanic extern aplicat este generat de o surs de secvene repetitive cu valori de timp i de ieire planificate astfel: Vectorul de timp: time_tmech = [0 0.75 0.75 1.0 1.0 1.25 1.25 1.5 1.5 2] Vectorul de ieire: tmech_tmech = [0 0 Trated Trated Trated/2 Trated Trated 0 0]Dou blocuri de funcie Fcn i Fcn1, n diagrama principal preia rdcina ptrat de la suma ptrat a fluxului de scurgere de la rotor i stator. Interiorul blocului Var_we_source este prezentat n Figura 3b.Eantioanele rezultate arat pornirea motorului cu tensiunea maxim la stator i rspunsul motorul la secvenele programate ale ncrcturii, prezentate n Figura 4.

Figua 4:Notm curentul mare de pornire i fluctuaiile n magnitudine ale statorului i rotoruluin funcie de schimbrile de ncrcare.

3. Controlul n bucl nchis

Figura 5 a) prezint simularea sub SIMULINK, s1c.mdl, ce va fi folosit n a doua parte a acestui proiect. Simularea SIMULINK este realizat pentru a simula controlul n bucl nchis a vitezei rotorului. n acest proiect nu vom simula schimbarea invertorului. Pentru a salva timpul simulrii, numai componentele fundamentale ale ieirii invertorului vor fi reprezentate de surse de tensiune cu frecven variabil i magnitudine sinusoidal. Generarea acestor tensiuni sunt prezentate n Figura 5b).

Figura 5a) :

Figura 5 b):

Adesea, punctul neutru al statorului nu este scos afar sau conect la punctul neutru, g, al surselor. Voltajul surs, , i , este n general, diferit de voltajul , i al bobinajului statorului. Dup cum este prezentat n Figura 5.a), n slc.mdl am ales punctul neutru g al sursei de tensiune sinusoidal trifazat, ca semnal de referin. Punctul neutru s al bobinajului statorului al motorului cu inducie este asumat ca fiind free-floating. Pentru a obine tensiunile aplicate de-alungul bobinajului statorului, trebuie s determinm pentru nceput voltajul . In blocul abc2qds al slc.mdl, voltajul neutru al bobinajului din stator este determinat din cderea de tensiune a curgerii curentului pe statorul trifazat n condensatorul de ficiune , conectnd punctele s i g. Valoarea trebuie meninut sczut pentru a nu compromite acurateea simulrii actualelor condiii n circuit deschis. Oricum, daca valoarea este prea mic, relativ la ali parametri, sistemul de ecuaii rezultat poate deveni artificial, ceea ce poate cauza dificulti. Pe de alt parte, o valoare prea mare nu doar ca va crete inacurateea, dar de asemenea va genera vrfuri pe forma de und . Cnd condiiile actualului sistem nu sunt stabile, folosind un algoritm adecvat i o capacitate reactant aproape de 50 pe unitate e baza mainii, nu va genera nici o problem numeric.Tensiunea ntre punctele neutre s i g pot fi determinate astfel:

Tensiunea de faz a sursei trifazate , , i , i cea a fazei bobinajului statorului a mainii de inducie n simulare poate fi determinat din:

Vom folosi un tabel penru a produce caracteristica dorit voli/hertz prezentat n figura 6 pentru acionare. Performana tranzitorie satisfactoare poate fi obinut folosind valoarea de vrf al tensiunii rms, V, i a frecvenei de operare, , bazat pe urmtoarele relaii:

Figura 6:

4. Pornirea i ncrcarea tranziiilor

Folosim mlc.m pentru a seta parametrii mainii cu inducie de 20 cp n spaiul de lucru MATLAB precum i pentru condiiile operaionale de rulare. Setarea limitelor superioare i inferioare n alunecare a controlerului de ieire la . Repetm pornirea i ciclul de ncrcare rulat n cazul buclei deschise, de aceast data, oricum, urcm frecvena de excitaie a rotorului de la 0 la 60Hz n 0,5sec. Pe de alt parte de creterea iniial a vitezei de start a mainii, ciclul de ncrcare este acelai cu cel folosit in cazul buclei deschise. Valorile vectorilor de timp i de ieire a sursei cu secvene repetitive pentru viteza de referin este time_wref=[0 0.54 ] i speed_wref =[0 1 1]. Aceste surse de secvene repetitive pentru cuplul extern aplicat este time_tmech = [0 0.75 0.075 1.0 1.0 1.25 1.25 1.5 1.5 2]. Verificai rezultatele voastre cu eantionul prezentat n figura 7.

Figura 7 : Comentai diferentele in tranziiilede start i tranziiile de ncrcare cnd comparai cu cazul fr control.

Efectul schimbrii limitelor n alunecareRepetai pornirea i rularea ncrcat cu limitele inferioare i superioare n alunecarea ieirii a alunecrii controlerului schimbat de la la . Comparai rezultatele obinute cu cele anterioare. Explicai diferenteleRspunsul la schimbri n viteza de referinn continuare vom folosi simularea, slc, pentru a examina rspunsul dinamic al motorului la o schimbare ciclic n mrimea de referin ncepnd cu motorul neexcitat. Pentru aceast rulare, valorile vectorilor de timp i de ieire ale secvenei repetitive pentru viteza de referin trebuiesc schimbate n time_wref = [0 0.25 0.5 1.0 1.25 1.5] i speed_wref =[0 0.5 0.5 -0.5 -0.5 0]. De asemenea cele pentru cuplul mecanic aplicat se vor schimba n time_tmech = [0 4] i tmech_tmech =[0 0]. Resetai limitele superioare i inferioare n alunecarea ieirii a alunecrii controlerului la .

5. Concluziin cadrul acestui proiect a fost prezentat conducerea n bucl nchis folosind control scalar a mainii cu inducie. S-a folosit pentru simulare att un control in bucl nchis ct i n bucl deschis pentru a se observa diferenele ntre cele dou tipuri de rspuns. Putem observa comportamentul in bucl deschis ce prezint un regim tranzitoriu mult mai scurt decat cel n bucl nchis, ns oscilaiile acestui comportament (n bucl deschis) sunt mult mai pronunate, n timp ce pentru conducerea sistemului n bucl inchis regimul tranzitoriu are o durata mai marem dar oscilaiile sunt reduse.

6.Bibliografie- curs CAPEL- Chee-Mun Ong - Dynamic Simulation of Electric Machinery