ADAPTÍVNE RIADENIE S REFERENČNÝM MODELOM PRE SYNCHRÓNNY MOTOR S PERMANENTNÝMI MAGNETMI

Model synchrónneho motora s permanentnými magnetmi Nelineárne diferenciálne rovnice v d,q súradniciach orientovaných na magnetické pole opisujú synchrónny motor s permanentnými magnetmi a odvádzajú základnú štruktúru riadiaceho systému.

vonkajšia slučka - podsystém vnútorná slučka - podsystém Štruktúra riadiaceho systému SMPM vonkajšia slučka - podsystém Master riadiaci algoritmus Slave riadiaci algorit. vnútorná slučka - podsystém Idem U estimator a pozorovatele vnútorná slučka I stredná slučka

Master & Slave riadiaci algoritmus Požadovaná dymanika Rovnice motora pre id=0 Podmienka vektorového riadenia Master RA generuje žiadané hodnoty zložiek prúdu 2. Linearizačná funkcia B. Slave riadiaci algoritmus

SÚSTAVA POZOROVATEĽOV PRE ODHADOVANIE STAVOV A FILTROVANIE PRE SMPM

Pozorovateľ v pseudokĺzavom režime Tieto rovnice sú spolu považované za poruchový vektor Zvyšok z rovníc motora tvoria základ modelu pozorovateľa v reálnom čase.

Pozorovateľ v kĺzavom režime a výpočtový blok uhlovej rýchlosti Požadované odhady sú ekvivalentné hodnoty kde je veľké zosilnenie Vektor statorového prúdu pozorovateľa v pseudokĺzavom režime je daný: Z dôvodu formulovania užitočnej rovnice pre dokonalý a konštantný parameter sa odhady môžu predpokladať: výpočet nefiltrovanej uhlovej rýchlosti sa dá vyjadriť:

Filtračný pozorovateľ Filtrované hodnoty a sú generované pozorovateľom založenom na Kalmanovom filtri Záťažný moment je považovaný za stavovú veličinu kde návrh: potrebuje prispôsobenie len jedného parametra alebo ako dva rozdielne póly: S elektrickým momentom SM sa narába ako s externým vstupom do modelu

Pôvodná riadiaca štruktúra rýchlostného riadenia synchrónneho motora ua Slave RA id_dem ia_dem Výkonový menič Transf. dq /α,β a α,β/a,b,c Master RA ib_dem ub iq_dem SMPM ic_dem uc ia ib ua,b,c Transf. abc / a,b a a,b / d,q Diskrétny dvojfázový oscilátor ia ib ic cosq sinq id iq ud uq id iq id výpočtový blok uhlovej rýchlosti vd_ekv Pozorovateľ v kĺzavom režime Filtračný pozorovaeľ iq vq_ekv

MRAC vonkajšia slučka korekčná slučka Model TF referenčný model Vnútorná a stredná slučka (reálny systém) korekčná slučka Model TF referenčný model (systém v uzavretej slučke) Nezhoda parametrov zväčšuje korekciu Masonovo pravidlo

Experimentálne overenie Parametre PMSM: Pn=475 W; wn=157 rad/s; Mn=0,47 Nm Parametre náhradnej schémy: Rs=1,26 W; Ld=9,34 mH; Lq=9,2 mH; p=2; J=0,0005 kg.m2; YPM=0,112 Vs Parametre IGBT Semikron 6MBI-060 sú nasledovné: menovité napätie: 1000 [V] , menovitý prúd: 6x10 [A]. Prúdové snímače: LEM LTA 50P/SPI.

EXPERIMENTÁLNE VÝSLEDKY 1 Rotorová rýchlosť bez MRAC ideálna & pozorovaná rot. rýchlosť bez MRAC ideálna & skuročná rot. rýchlosť pozorovaný zaťažný moment

EXPERIMENTÁLNE VÝSLEDKY 2 ideálna & pozorovaná rot. rýchlosť Rotorová rýchlosť vrátane MRAC ideálna & skuročná rot. rýchlosť pozorovaný zaťažný moment

Simulačné výsledky bez vonkajšej slučky a s vonkajšou slučkou c) d) a) b) c) d) a) statorové prúdy, b) rot. mag. toky, c) priložený a pozorovaný moment a rot. rýchlosť z filtračného pozorovaleľa d) rot. rýchlosť a ideálna rýchlosť z prenosovej funkcie

Experimentálne výsledky bez vonkajšej slučky a s vonkajšou slučkou a) ideálna rýchlosť a pozorovaná rýchlosť z filtračného pozorovateľa b) ideálna rýchlosť s reálnou rot. rýchlosťou zo snímača rýchlosti.

Požiadavky zrýchlenia pre tri rôzne dynamiky Konštantné zrýchlenie Dynamika prvého rádu Dynamika druhého rádu

Experimentálne výsledky pre pohon so synchrónnym motorom Konštantné zrýchlenie wd= 600 rpm, Tramp= 0,05 s dynamika prvého rádu wd= 800 rpm, Tsettl= 0,3 s dynamika druhého rádu wd= 600 rpm, Tsettl= 0,3 s

Dynamika druhého rádu pre rôzne činitele tlmenia -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 60 -10 10 20 30 40 50 z=0,5 z=2 z=1 Tsettl=0,15 s ; wd = 40 rad/s

Závery: Bola vyvinutá a experimentálne overená nová metóda riadenia el. pohonov so synchrónnym motorom s permanentnými magnetmi, kde pôvodný systém s vnútenou dynamikou bol doplnený o vonkajšiu slučku, ktorá pracuje na princípe adaptívneho riadenia s referenčným modelom (MRAC). Tri rôzne prepísané dynamiky pre požiadavky rýchlosti boli dosiahnuté a priaznivý vplyv pridanej riadiacej slučky bol spozorovaný. Použitie vektorovo riadeného pohonu so synchrónnym motorom je možné. Ďalšie zlepšenie tejto riadiacej techniky môže pokračovať aplikáciou sofistikovanejšej PWM.