Unidrive - a vektorszabályozás alappillére



Hasonló dokumentumok
Háromfázisú aszinkron motorok

Érzékelők és beavatkozók

Elektromechanikai rendszerek szimulációja

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Elektromechanika. 4. mérés. Háromfázisú aszinkron motor vizsgálata. 1. Rajzolja fel és értelmezze az aszinkron gép helyettesítő kapcsolási vázlatát.

Érzékelők és beavatkozók

Motortechnológiák és különböző motortechnológiákhoz illeszthető frekvenciaváltók

Alapfogalmak, osztályozás

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Aszinkron motoros hajtás Matlab szimulációja

Fordulatszám szabályozott egyenáramú szervohajtás vizsgálata

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A nagy teljesítõképességû vektorhajtások pontos paraméterszámításokat igényelnek

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) és a 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Encom EDS800/EDS1000 frekvenciaváltó alapparaméterei

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Útmutató EDC kézivezérlőhöz

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 8. AC MOTOROK

ÚJ! Fluke 438-II Hálózat- minőség és motor analizátor

HÁROMFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék MOTOR - BOARD

Legutolsó frissítés ZÁRÓVIZSGA KÉRDÉSEK a VÁLOGATOTT FEJEZETEK AZ ELEKTROTECHNIKÁBAN CÍMŰ MSc TÁRGYBÓL

ZÁRÓJELENTÉS. A kutatási projekt teljesítése a következő tematika szerint foglalható össze:

TB6600 V1 Léptetőmotor vezérlő

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Tisztelt Felhasználó! Köszönjük, hogy az NZ 2000 frekvenciaváltót választotta.

Villamos gépek tantárgy tételei

MOTOR HAJTÁS Nagyfeszültségű megszakító

EGYENÁRAMÚ GÉP VIZSGÁLATA Laboratóriumi mérési útmutató

NL1000 frekvenciaváltó

Energiaminőség- és energiamérés LINETRAXX PEM330/333

Energiaminőség- és energiamérés LINETRAXX PEM330/333

MINTA Írásbeli Záróvizsga Mechatronikai mérnök MSc. Debrecen,

LG Startvert ig5a frekvenciaváltó program paraméterek magyarázata

Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2


CTX 3 ipari mágneskapcsolók 3P

4. FEJEZET MOTORHAJTÁSOK

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

Magas minőségi követelményeket kielégítő szinkronmotoros szervó hajtások. Bakos Ádám

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet 29/2016 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 2. DC MOTOROK BEVEZETÉS ÉS STATIKUS MODELLEZÉS

IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI ALAPOK. Erdei István Grundfos South East Europe Kft.

Szinkronizmusból való kiesés elleni védelmi funkció

B hu. Frekvenciaváltós üzemű motorok a 2D/3D kategóriában. Tervezési útmutató a B1091 üzemeltetési és szerelési utasításokhoz

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 5. DC MOTOROK SZABÁLYOZÁS FORDULATSZÁM- SZABÁLYOZÁS

Műveleti erősítők. 1. Felépítése. a. Rajzjele. b. Belső felépítés (tömbvázlat) c. Differenciálerősítő

VI. fejezet. Az alapvető elektromechanikai átalakítók működési elvei

Circuit breaker control function funkcióhoz block description. Beállítási útmutató az árambemeneti

VAJSZ Tibor, MSc hallgató, 1. Dr. SZÁMEL László, egyetemi docens, 2. RÁCZ György, doktorandusz, 3.

A LED, mint villamos alkatrész

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

= f p képlet szerint. A gép csak ezen a szögsebességen tud állandósult nyomatékot kifejteni.

Érzékelők és beavatkozók

M ű veleti erő sítő k I.

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

CSATLAKOZÁSI DOKUMENTÁCIÓ

Számítási feladatok a 6. fejezethez

AMV 10, AMV 20, AMV 30 AMV 13, AMV 23, AMV

CTX-1 ipari mágneskapcsoló

DMG termékcsalád. Digitális multiméterek és hálózati analizátorok háttérvilágítással rendelkező grafikus LCD kijelzővel

Teljesítményelektronika szabályozása. Összeállította dr. Blága Csaba egyetemi docens

MaxiCont. MOM690 Mikroohm mérő

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Használható segédeszköz: szabványok, táblázatok, gépkönyvek, számológép

Szerelés és üzemeltetés

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

OPT. típusú öntáp-egységek ΩProt készülékek számára. Budapest, április. Azonosító: OP

(Az 1. példa adatai Uray-Szabó: Elektrotechnika c. (Nemzeti Tankönyvkiadó) könyvéből vannak.)

24 VAC (3 VA), VAC (4 VA), VAC (5 VA) Maximális névleges bemeneti érték %-a

Fluxus és Nyomatékhibák Direkt Nyomatékszabályozott Rendszerben

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

Programozható Vezérlő Rendszerek. Hardver

Optidrive alkalmazás-támogatás gyûjtemény Jegyzékszám Cím Termékcsoport Szint

II. Szakmai Alap- és szakismeretek 12. Villamos rendszerek, motorok, hajtások Hunyadi Sándor

Egyenáramú gép mérése

IRC beüzemelése Mach3-hoz IRC Frekvenciaváltó vezérlő áramkör Inverter Remote Controller

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

Elektronika I. Gyakorló feladatok

2. A modul címe. Aszinkron motorok és hajtások. Aszinkron motoros járműhajtások

A biztosítóberendezési áramellátás feladata

2.) Fajlagos ellenállásuk nagysága alapján állítsd sorrendbe a következő fémeket! Kezd a legjobban vezető fémmel!

Átmeneti jelenségek egyenergiatárolós áramkörökben

Colin Hargis Elektromágneses összeférhetõség - útmutató erõsáramú mérnökök részére

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

Generátor differenciálvédelmi funkció blokk leírása

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

Rajzolja le az áram- és a forgórészfluxus összetevőit, az aszinkron motor mezőorientált szabályozásának elvét.

DELTA VFD-EL frekvenciaváltó kezelési utasítás

Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához Mérésvezetői segédlet

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Átírás:

Unidrive - a vektorszabályozás alappillére A vektorszabályozás jelenleg a váltakozó áramú ipari hajtások széles körben elfogadott és alkalmazott megoldása, amely kiváló szabályozást nyújt a mai szabványokhoz mérten ma már megszokott mérsékelt vezérlési teljesítményigény mellett. A vektorszabályozást, mint alapvetõ szabályozási metodikát alkalmazva viszonylag egyszerûen valósítható meg a nyílt- és zárt hurkú vektorszabályozás, az állandó mágneses szervohajtás és a szinuszos áramirányítás funkciója, mivel ezekben a mûködési egységek jelentõs része azonos. A kereskedelmi forgalomban kapható hajtások vezérlésétõl megkövetelhetõ a költséghatékonyság. Ez különösen így van a Control Techniques által forgalmazott Unidrive esetében, ahol ugyanaz a hardver mûködik valamennyi fent említett mûködési módban. Egy nagy tömegben alkalmazott terméknél - és ilyen ez a hajtás is - az is fontos, hogy alkalmazása minél kevesebb beállítást és felhasználói szakismeretet igényeljen. Aszinkron motor zárt hurkú vektorszabályozása Az alkalmazott szabályozási elvnek megfelelõen, a forgórészfluxus szabályozását a közvetett pozitív visszacsatolású szlipkalkulátor végzi. A forgórész pozíciójára vonatkozó információt egy mechanikus visszacsatoló eszköz szolgáltatja. Ez a viszonylag egyszerûen megvalósítható nagy stabilitású szabályozás az alkalmazások legnagyobb részében kiváló mûködési tulajdonságokat mutat fel, még azokon a helyeken is, ahol nincs mód az önbeállító teszt végrehajtására, és csak a motor adatlapján szereplõ értékek állnak rendelkezésre (a beállításhoz). Motorparaméterek A felhasználó táplálja be a motor névleges feszültségét, névleges frekvenciáját és pólusszámát. Ezeket az alapadatokat felhasználva, a hajtás képes a többi paraméter meghatározásához szükséges önbeállító teszt végrehajtására. Az Ls' redukált tranziens induktivitás mérése a motor álló helyzetében történik, rövid feszültségimpulzusok betáplálásával és az eredményként kapott áram mérésével. A motor ezután nyílt hurkú U/f üzemmódban felfut névleges frekvenciájának és feszültségének kétharmadára, az Ls teljes állórész-induktivitás megméréséhez (ezt terhelés nélkül kell elvégezni, hogy pontos eredményt kapjunk). A frekvencia állandó értéken tartása mellett csökken a feszültség, a telítõdési karakterisztika méréséhez. A teljes terhelésû szlipfrekvenciát a hajtás automatikusan kiszámítja.

2 Állandósult állapotokat és forgórészfluxust feltételezve, a névleges forgórészidõállandó kiszámítható. Tekintettel arra, hogy a forgórész-idõállandó változik a hõmérséklettel, alkalmazhatjuk a forgórész-idõállandó optimalizálót, amely a meddõ teljesítményen alapuló módszert használja fel. Ez az eljárás a tényleges meddõ teljesítményigényt összehasonlítja a motor helyettesítõ kapcsolásából számítottal, és az eredményként kapott eltérést használja fel a névleges szlip és ezen keresztül a forgórész-idõállandó beszabályozására. Az aszinkron motor helyettesítõ kapcsolása Az alábbi ábrán a motor fázisonkénti helyettesítõ kapcsolását látjuk: L 1 és L 2 az állórész és a forgórész redukált szórási tranziens induktivitása R 1 és R 2 az állórész ellenállása és a forgórész redukált ellenállása L m a mágnesezési induktivitás Ebbõl leszármaztathatók más induktivitás értékek: ### Állórész-induktivitás L s = L 1 L m ### Forgórész-induktivitás L r = L 2 L m ### Teljes redukált tranziens Lm induktivitás L2 L s ' = L s - = L 1 Lm 2 L r LmL2 A szabályozás blokkvázlata Az aszinkron motor forgórészfluxus vektorszabályozásának egyszerûsített blokkvázlatát mutatja be a 2. ábra:

3 V dc T* Nyomatékszab. isy* - PI vsy* Derékszögrõl polárisra v * m* SVM IGBT inverter Feszültségszab. isx* PI vsx* Q v Q m - y r Szlipszámítás Q s Q ref isy xy id iv Fluxusmodell 1 1 str isx DQ iq iw Tr Tr optimalizáló Q r E I.M. A PI áramszabályozók ### 3 db-es erõsítésû átviteli sávja jellemzõen 500 Hz és 800 Hz között van, a paraméterektõl függõen. A kimeneti határértékrõl való gyors feléledés fenntartása érdekében az integráló tag beszabályozására van szükség, ha a kimeneti feszültség eléri a lehetséges maximális értéket. A maximális kimeneti feszültség a választott modulációs stratégiától és az egyenáramú kör feszültségétõl függ. A pozitív visszacsatolású szlipkalkulátor az alábbi képletet alkalmazza: A fluxus nagyságát az isx ### -bõl számíthatjuk ki, felhasználva dqs = w slip. isy névleges isynévleges. y y a motorfluxus helyettesítõ képét és az elsõfokú idõállandót: ### = Tr Fluxus- és feszültségszabályozás Ha elegendõ a rendelkezésre álló tápfeszültség, a forgórészfluxus megtartja állandó értékét a névleges fordulatszám eléréséig. A névleges fordulatszám felett a kapocsfeszültség az isx csökkentésével tartható állandó értéken. A fluxus nagyságát a PI-szabályozó pontos szinten tartja a hibajelbemenet értékének felhasználásával, amelyet a maximális megengedett motorfeszültségbõl és kapocsfeszültségbõl számít ki. A feszültségszabályozó kimenete úgy van korlátozva, hogy a maximális mágnesezõ áram a névleges mágnesezõ áram, a minimumérték pedig úgy, hogy a ### v kielégítse a maximális nyomaték feltételét.

4 Az állandó mágneses szervomotor zárt hurkú vektorszabályozása Az állandó mágneses váltakozó áramú szervomotor szabályozása nem olyan bonyolult, mint az aszinkron indukciós motoré, mivel a forgórészfluxus iránya közvetlenül a mechanikai pozícióból származtatható. A motor szabályozása olyan módon történik, hogy az 'x' tengely a forgórészfluxushoz igazodik. Az inkrementális jeladóval a fluxusirány származtatása kezdetben az 'uvw' kommutációs jelekbõl történik az elsõ ciklus ideje alatt. Abszolút helyzet jeladóval a fluxusirány kiszámítása az üzembe helyezési tesztelés alatt tárolt referenciairány felhasználásával történik. Minthogy a forgórészfluxust a mágnesek biztosítják, az isx### nullára van állítva. Mágneses mezõgyengítésre nincs lehetõség a konverter feszültségkorlátja feletti mûködtetéshez. Ha a hajtást forgó motorhoz alkalmazzuk a nyomatéktranziens csökkentésére és az esetleges túláramleoldások megelõzésére, az inverter kimeneti feszültsége a mért fordulatszámból és a motor nyomatékállandójából számított értékre áll be. Szinuszos áramirányító Ugyanazt az erõsáramú kört és egy sor funkcionális egységet felhasználva, a vektorhajtás alkalmazható szinuszos PWM áramirányítóként. A hajtás ekkor lényegében fordított módon mûködik, mivel az AC vonali feszültség a bemeneti fojtókon keresztül az inverter kivezetéseire csatlakozik, és az egyenáramú kimenetet az egyenáramú körrõl nyerjük. A szabályozott kimeneti feszültség állandó, míg a vonaláramok szinuszosak, az egyhez közel álló teljesítménytényezõvel. Feszültségérzékelés Az elõzõekben ismertetett vektorszabályozott motorhajtás a visszacsatoló-jeleket az inverter fázisáramaiból és DC-köri feszültségbõl állítja elõ, azonban az inverter kimeneti feszültségeirõl nincs visszacsatolás. Egy standard kivitelû, nagy sorozatban gyártott hajtás esetében meg kell találni a módját hogy a PWM ármirányító árambemenetét a vonalfeszültséghez szinkronizáljuk, további (hardver) elemek alkalmazása nélkül. Azonnal belátható, hogy a zérus vonali áramhoz az inverter kimeneti feszültségének, fázisának és frekvenciájának úgy kell illeszkednie, mint egy hálózati tápláláshoz. Mindezek az értékek rendelkezésre állnak a térvektor modulátor bemenetén, és felhasználhatók a szinkronizáláshoz. Szabályozási funkciók A Unidrive is a forgó vonatkoztatási rendszerû, zárt hurkú áramszabályozás módszerét alkalmazza. A vonatkoztatási rendszer 'x' tengelye a hajtás kivezetésein

5 megjelenõ feszültséget ábrázoló vektorhoz kapcsolódik. Ha a bemeneti fojtók két oldalán a feszültségek közötti fáziseltolódást figyelmen kívül hagyjuk, az 'x' tengely áramkomponensei a táplálásból vett valós áramok, az 'y' tengely áramai pedig a meddõáramok. A fázistolás elhanyagolása indokolt, mivel az a teljes áramterhelés mellett nem haladja meg az 5 ### -ot, összhangban az eltolási teljesítménytényezõ 0,997-es értékével. Ha az üzemelés 1 értékû teljesítménytényezõ mellett történik, a táplálás nem ad le meddõ áramot, és így az 'y' tengely iy ### áramalapjele nullára van állítva. Az 'x' tengely árama, amely a tápfeszültséghez kapcsolódik, a táplálás és a hajtás egyenáramú köre közötti teljesítményáramlást szabályozza. A PI-szabályozó által generált ix ### áramalapjel gondoskodik az egyenáramú kör feszültségének a beállított szinten tartásáról. Az egyenáramú körön megjelenõ bármilyen terhelés feszültséghibajelet generál, és az ix ### olyan értéket kap, hogy egyensúlyi állapotban az AC és a DC teljesítmény megegyezzen (a veszteségek elhanyagolása mellett). PLL fázisreferencia A vonatkoztatási rendszer szögértékét a szoftveres fáziszárt hurok (PLL = Phase Locked Loop) állítja elõ. A PLL a kimeneti feszültség és az AC táplálás fázisban tartására törekszik, amely a kiválasztott vonatkoztatási rendszerben ### v zérusérték mellett teljesülne. A PLL ezért a ### v zérustól való eltéréseit használja fel a ### ref szabályozására. A térvektor-modulátor feszültségét közvetett módon érzékelõ szoftveres PLL alkalmazásával a kimeneti fázis minden egyes mintavételi idõközben rendelkezésre áll. Ez a megoldás szilárd alapot teremt a hálózathoz való szinkronizáláshoz, még a táplálás jelentõs torzításai és csipkézettsége estén is. Mielõtt a hajtás elkezdené az AC táplálás fázisának és magnitúdójának meghatározását, még egy sor impulzusteszt lefuttatására is sor kerül. Ez lehetõvé teszi, hogy a PLL és az áramszabályozók pontos kezdõértékeket kapjanak, ami a minimumra csökkenti a kezdeti tranzienseket. Gyakorlati tesztelési eredmények Az AC hajtások hagyományos felhasználási területe a fordulatszám-szabályozás, ahol a fordulatszám és nem a nyomaték a lényeges szabályozási elem. A nyomatékszabályozási alkalmazásokhoz fõleg a DC hajtásokat és rendszereket használták. A Unidrive és az AC hajtások fejlett technológiái azonban ezen a területen is felülmúlják a DC hajtásokat. A Unidrive-hoz alkalmazott áramhurok mintavételi ideje 176 ###s, ami 20-szor gyorsabb annál, mint ami egy hagyományos 50 Hz-es táplálású DC hajtással elérhetõ.

6 Egy 7,5 kw-os Unidrive (zárt hurkú vektorszabályozás) nyomatéktesztje: üzemmeleg motor, TR optimalizálóval Ny o m a t é k Fordulatszám (rpm) Ez a rendszer a gyakorlatban valósítja meg azt a vektoros stratégiát, ami a frekvenciaváltók piacán ma a legnagyobb kihívást jelenti. A felhasznált algoritmusok praktikus felhasználói visszajelzésen alapuló folyamatos finomításával a Control Techniques már eljutott arra a szintre, hogy egy kézikönyv összes lehetõségét nyújtsa egy ipari hajtás használatakor. A Unidrive nemcsak az állandósult állapot viszonyai között mutatja fel kiváló tulajdonságait, hanem dinamikus feltételek mellett is rendkívüli teljesítményekre képes. A nyomatékfelfutás ideje fontos paraméter, amely meghatározza, hogy milyen mértékben képes a hajtás a vele összekapcsolt motort szabályozással "kézben tartani". Az alábbi ábra a motor áramának 1 ms-on belüli nyomatékfelfutási idejét mutatja be, ami azt bizonyítja, hogy a PWM modulációs technika az indukciós motorokból teljesítõképességük maximumát hozza ki. A korlátozó tényezõt most már nem a hajtási technológia, hanem maga a motor jelenti.

7 Egy 7,5 kw-os indukciós motor nyomatékfelfutási ideje 1-es csatorna Nyomatékelõállító áramalapjel 2-es csatorna Tényleges nyomatékelõállító áram 3-as csatorna U fázis árama