Zdroj:Peter Vas: Direct Torque Control, Oxford University, Wikipedia
Přímé řízení momentu (Direct torque control DTC) je způsob řízení točivého momentu (a tím i otáček ) 3f motorů ve frekvenčních měničích. Jedná se o výpočet odhadu točivého momentu motoru a magnetického toku na základě měření napětí a proudu v motoru.
Statorový flux linkage (ne přesně stejný jako mag. tok) se odhaduje integrací statorového napětí. Točivý moment je odhadován jako křížový produkt flux-linkage a měření vektorů mototrových proudů.
Velikost odhadu mag.toku a točivého momentu je pak ve srovnána s jejich referenčními hodnotami. Pokud se odhadovaný tok, nebo točivý moment odchylují od povolené tolerance, začnou se spínat a vypínat tranzistory takovým způsobem, že tok a moment se vrátí do jejich tolerancí, tak rychle, jak je to možné. Takže přímé řízení momentu je forma hystereze nebo bang-bang řízení.
Statorový flux linkage (ne přesně stejný jako mag. tok) se odhaduje integrací statorového napětí. Točivý moment je odhadován jako křížový produkt flux-linkage a měření vektorů mototrových proudů.
Velikost odhadu mag.toku a točivého momentu je pak ve srovnána s jejich referenčními hodnotami. Pokud se odhadovaný tok, nebo točivý moment odchylují od povolené tolerance, začnou se spínat a vypínat tranzistory takovým způsobem, že tok a moment se vrátí do jejich tolerancí, tak rychle, jak je to možné. Takže přímé řízení momentu je forma hystereze nebo bang-bang řízení.
Pohon bude mít následující vlastnosti:
• točivý moment a tok lze změnit velmi snadno změnou odkazy• Vysoká účinnost a minimální ztráty, protože tranzistory jsou zapojeny pouze v případě potřeby k udržení toku točivého momentu a mag. toku v hrancích hysterezní křivky.• Kroková odpověď nevykazuje žádný překmit• Neexistují žádné PI regulátory proudu. Není požadován autotunning• spínací frekvence tranzistorů není konstantní. Ale řízením šířky pásma tolerance lze udržet průměrnou spínací frekvenci jako její referenční hodnotu. To udržuje zvlnění točivého momentu a proudu na velmi malých hodnotách. • žádná transformace souřadnic není zapotřebí, všechny výpočty se provádí v klidovém souřadnicovém systému• změny napětí na kondenzátorech střední části měniče jsou automaticky zohledněny v algoritmu (integrace napětí). Tím nedochází k žádným problémům kvůli zvlnění ss napětí (aliasing) nebo ss transientám.• Synchronizace s rotačním stroji je snadná díky rychlému řízení. Referenční hodnota točivého momentu se nastaví na nulu a nastaruje se pohon. Mag. tok bude identifikován prvním proudovým impulzem.• Digitální řízení musí být velmi rychlé, aby se zabránilo mag. toku a točivému momentu se vychýlit od tolerančního pásma. Obvykle musí být algoritmus proveden během 10 až 30 mikrosekund nebo ještě kratších intervalech.
Měření proudu musí být vysoce kvalitní a bez šumu. Poruchy v měřených signálech mohou snadno způsobit chybné řídící signály.Jednou komplikací je, že nelze použít filtrování dolní propustí k odstranění šumu, protože filtrování zapříčiní zpoždění ve skutečných hodnotách a tím zničí řízení hystereze. Měření statorových napětí musí mít tak nízký offset, aby nedošlo k chybě odhadované hodnoty mag. toku. Z tohoto důvodu jsou statorová napětí obvykle odhadnuta z měření napětí na kondenzatorech středního obvodu a řídícíchsignálů tranzistorůPři vyšších rychlostech,není metoda citlivá na parametrech motoru. Ale při nízkých rychlostech je chyba v odhadu statorového odporu, kritická.
Přímé řízení momentu funguje velmi dobře i bez encodéru. Nicméně, odhad toku je obvykle založena na integraci fázových napětí motoru. Vzhledem k nevyhnutelné chybě při měření napětí a odhadu integrálu statorového odporu, bývají nepřesné při nízkých otáčkách. Není možné ovládat motor, pokud je výstupní frekvence měniče nulová. Nicméně, pečlivě navržené řídící systémy zvládnou nejnižší frekvenci v rozsahu 0,5 Hz až 1 Hz, což je dostačující, aby bylo možné řídit indukční motor na plný točivý moment z klidu.Obrácení směru otáčení je možné, ale rychlost průchodu nulou musí být dostatečně rychlá, aby se zabránilo nadměrné odchylce odhadu mag. toku.
Pokud se vyžaduje provoz při nízkých rychlostech, včetně nulové frekvence, je třeba použít encoder v systému DTC. Pak může být vysoká přesnost točivého momentu a rychlosti udržována v celém rozsahu otáček.
• točivý moment a tok lze změnit velmi snadno změnou odkazy• Vysoká účinnost a minimální ztráty, protože tranzistory jsou zapojeny pouze v případě potřeby k udržení toku točivého momentu a mag. toku v hrancích hysterezní křivky.• Kroková odpověď nevykazuje žádný překmit• Neexistují žádné PI regulátory proudu. Není požadován autotunning• spínací frekvence tranzistorů není konstantní. Ale řízením šířky pásma tolerance lze udržet průměrnou spínací frekvenci jako její referenční hodnotu. To udržuje zvlnění točivého momentu a proudu na velmi malých hodnotách. • žádná transformace souřadnic není zapotřebí, všechny výpočty se provádí v klidovém souřadnicovém systému• změny napětí na kondenzátorech střední části měniče jsou automaticky zohledněny v algoritmu (integrace napětí). Tím nedochází k žádným problémům kvůli zvlnění ss napětí (aliasing) nebo ss transientám.• Synchronizace s rotačním stroji je snadná díky rychlému řízení. Referenční hodnota točivého momentu se nastaví na nulu a nastaruje se pohon. Mag. tok bude identifikován prvním proudovým impulzem.• Digitální řízení musí být velmi rychlé, aby se zabránilo mag. toku a točivému momentu se vychýlit od tolerančního pásma. Obvykle musí být algoritmus proveden během 10 až 30 mikrosekund nebo ještě kratších intervalech.
Měření proudu musí být vysoce kvalitní a bez šumu. Poruchy v měřených signálech mohou snadno způsobit chybné řídící signály.Jednou komplikací je, že nelze použít filtrování dolní propustí k odstranění šumu, protože filtrování zapříčiní zpoždění ve skutečných hodnotách a tím zničí řízení hystereze. Měření statorových napětí musí mít tak nízký offset, aby nedošlo k chybě odhadované hodnoty mag. toku. Z tohoto důvodu jsou statorová napětí obvykle odhadnuta z měření napětí na kondenzatorech středního obvodu a řídícíchsignálů tranzistorůPři vyšších rychlostech,není metoda citlivá na parametrech motoru. Ale při nízkých rychlostech je chyba v odhadu statorového odporu, kritická.
Přímé řízení momentu funguje velmi dobře i bez encodéru. Nicméně, odhad toku je obvykle založena na integraci fázových napětí motoru. Vzhledem k nevyhnutelné chybě při měření napětí a odhadu integrálu statorového odporu, bývají nepřesné při nízkých otáčkách. Není možné ovládat motor, pokud je výstupní frekvence měniče nulová. Nicméně, pečlivě navržené řídící systémy zvládnou nejnižší frekvenci v rozsahu 0,5 Hz až 1 Hz, což je dostačující, aby bylo možné řídit indukční motor na plný točivý moment z klidu.Obrácení směru otáčení je možné, ale rychlost průchodu nulou musí být dostatečně rychlá, aby se zabránilo nadměrné odchylce odhadu mag. toku.
Pokud se vyžaduje provoz při nízkých rychlostech, včetně nulové frekvence, je třeba použít encoder v systému DTC. Pak může být vysoká přesnost točivého momentu a rychlosti udržována v celém rozsahu otáček.
没有评论:
发表评论