کنترل میدانی موتور PMSM (کنترل سرعت و کنترل PI-Tuning محور q )
پروژه ۲۱۹: شبیه سازی در ام فایل متلب + توضیحات کامل وورد
در این شبیه سازی قصد داریم تا کنترل میدانی موتور مغناطیس دائم (FOC) را با در نظر گرفتن کنترل سرعت و با وجود PI-Tuning مورد ارزیابی قرار دهیم. شبیه سازی به کار رفته در این پروژه در محدوده هاشور خورده در شکل زیر می باشد:
کنترل کننده PI:
کنترل کننده استفاده شده در این شبیه سازی بصورت:
و تابع تبدیل بصورت:
جاییکه KP ضریب تناسبی بوده که بصورت مستقیم روی کل سیستم تاثیر می گذارد. اگر این ضریب بزرگ انتخاب گردد، می تواند منجرو به ناپایداری و اگر خیلی کوچک انتخاب گردد، نمی تواند مشخصا به مقدار رفرنس در حالت دائمی برسد. برای غلبه بر این مشکل ، به ضریب انتگرال گیر احتیاج است. با اضافه کردن ضریب انتگرال گیر خطا تقریبا میل به صفر می شود. اضافه شدن ضریب انتگرال گیر منجرو به اورشوت می شود که برای حل این قضیه، PI-Tuning تجهیز می گردد. در ادامه تشریح PI-Tuning برای کنترل محور q موتور بیان می گردد.
کنترل PI-Tuning :
پروسه PI-Tuning یعنی تخمین پارامترهای کنترل کننده که یک نقش کلیدی در اطمینان پایداری در شرایط نامطلوب می باشد. این روش بدون هیچ زیانی به طراحی ، نقش کلیدی در پایداری بازی می کند. در ادامه روش PI-Tuning در نرم افزار متلب با روش کلاسیک انجام می گیرد. عملکرد پاسخ پله، مکان هندسی ، دیاگرام بود مورد تحلیل قرار گرفته است.
همانطور که در ناحیه هاشور خورده دیده می شود یعنی محور q دو کنترل کننده وجود دارد یکی برای کنترل سرعت و دیگری برای کنترل جریان محور q که در شکل زیر مجددا بزرگ نمایی شده است.
کنترل کننده جریان محور q:
جلقه کنترل جریان در این محور به صورت شکل زیر می باشد:
بلوک هایی که در شکل فوق هستند عبارتند از:
بلوک کنترل کننده جریان pi
بلوک کنترلی که تاخیر بوده بوسیله محاسبه دیجیتالی معرفی می شود. آن بصورت یک سیستم مرتبه اول با زمانی Ts=1/fs =0.2ms جاییکه فرکانس نمونه برداری برابر با : Fs=5 khz
تاخیر تولید شده بوسیله اینورتر با یک سیستم مرتبه اول جاییکه ثابت زمانی برابر با ۰٫۵Tpwm=0.5/fpwm=0.1ms در نظر گرفته شده جاییکه fpwm فرکانس سوئیچینگ می باشد.
بلوک سیستم یا بلوک ماشین بصورت سیستم مرتبه اول و با در نظر گرفتن اندوکتانس و مقاومت های Lq و Rs . این بدلیل دیکوپلینک می باشد.
نمونه برداری به علت تاخیری است که بوسیله تبدیل آنالوک به دیجیتال تولید می شود. آن به خوبی توسط یک سیستم مرتبه اول با ثابت زمانی ۰٫۵Ts=0.1ms بیان شده است.
تابع تبدیل کنترل کننده pi برای جریان محور q بصورت :
جاییکه Kpiq ضریب تناسبی محور جریان q می باشد و Tiq ثابت زمانی انتگرال کنترل کننده محور q می باشد. تابع تبدیل سیستم به صورت زیر حاصل می گردد:
جاییکه :
با در نظر گرفتن فیدبک واحد، بلوک کنترل کننده مطابق شکل زیر حاصل می گردد:
تابع تبدیل حلقه بسته :
برای کم کردن اثر قطب ها و صفر ها :
Tiq=Tq=0.0111
مکان هندسی برای جریان محور q:
ضریب تناسبی کنترل کننده pi بوسیله موقعیت معیار بهینه جاییکه تابع تبدیل استاندارد بصورت مرتبه دوم می باشد:
برای تشخیص تابع تبدیل حلقه بسته و تفاوت موجود بوسیله معیار بهینه ، تخمین می زنیم:
نمودار بود جریان محور q در شکل زیر نشان داده شده است:
رابطه زیر تابع تبدیل جریان محور q در حوزه s را داریم:
پاسخ پله برای محور جریان بصورت:
کنترل سرعت محور q :
در شکل زیر این کنترل کننده نشان داده شده است:
جاییکه Te گشتاور الکترومغناطیسی ، TL گشتاور بار ، p تعداد قطب ها و Wm سرعت مکانیکی موتور می باشد.
فرکانس سوئیچینگ برابر با fs=5khz و Ts=1/fs=0.2ms ، ثابت زمانی با ۰٫۵Ts=0.1ms
فیلتر دارای فرکانس قطع در ۲۰۰ هرتز ، بنابراین wc=2Πf=1256rad/s و ثابت زمانی برابر با Twc=1/wc=0.796ms
تابع تبدیل کنترل کننده pi برای سرعت بصورت :
Kpw ضریب تناسبی کنترل کننده سرعت ، Tw زمانی انتگرال کنترل کننده سرعت محور کو
کنترل کننده جریان بصورت زیر می تواند مدل سازی گردد:
بصورت کلی فیدبک حلقه بسته برای کنترل کننده سرعت بصورت :
گین حلقه باز سیستم فوق بصورت:
نتایج پاسخ پله ، مکان هندسی و نمودار بود برای کنترل کننده سرعت بصورت:
KT=3/2*P*λm لذا پاسخ حلقه باز بصورت:
گشتاور بار در این سیستم در حال نوسان و اعوجاج می باشد لذا برای دریافت پاسخ بهینه از سیستم بهتر است عمل Tuning صورت بگیرد که بوسیله روش (Optimum Symmetric Method (OSM بدست می آید. فرم حالت بهینه روش خطی برای حلقه بار بصورت:
لذا پاسخ حلقه بسته سرعت :
در صورت سوال در مورد محصول می توانید از بخش تماس با ما (منوی بالا)، با شماره تلفن مورد نظر مکاتبه نمایید.
همه نتایج در یک نگاه : (روی عکس کلیک کنید تا با وضوح بزرگتری ببینید)
مجموعه: ماشین های الکتریکی