J. Deur

Slijedni sustav s vektorski upravljanim sinkronim motorom s permanentnim magnetima

Magistarski rad, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Sveučilište u Zagrebu, 1993
U ovom je radu razvijena struktura sustava vektorskog upravljanja sinkronim motorom s permanentnim magnetima (SMPM) za široki raspon brzina vrtnje. Također, izvršeni su sinteza i mikroračunalska realizacija nadređenih krugova regulacije brzine vrtnje i položaja. U predloženom upravljačkom modelu, vektorsko se upravljanje ostvaruje regulacijom komponenti vektora struje u koordinatnom sustavu rotora. Provedeno je optimiranje vrijednosti vektora struje za stacionarno stanje uzimajući u obzir strujno i naponsko ograničenje izmjenjivača. Kriterij optimalnosti je minimalno strujno opterećenje za određenu brzinu vrtnje i moment. Na temelju rezultata optimiranja razvijena su i uspoređena dva algoritma za generiranje reference vektora struje. Algoritmi se razlikuju samo za brzine veće od osnovne brzine vrtnje (područje slabljenja toka). Prvi je algoritam zasnovan na upravljanju, a drugi na regulaciji napona statora. Ponašanje sustava vektorskog upravljanja motorom ispitano je simulacijom u karakterističnim režimima rada. Opisana su upravljačka svojstva još dvaju često korištenih servo-motora s permanentnim magnetima: sinkronog motora s unutarnjim permanentnim magnetima i beskolektorskog istosmjernog motora. Ukoliko se SMPM koristi samo za brzine manje od osnovne brzine vrtnje (područje konstantnog momenta), struktura sustava vektorskog upravljanja motorom znatno se pojednostavljuje, te se može ostvariti i u analognoj tehnici. Za jedan takav pogon realiziran laboratorijskim modelom, izvršeni su analiza i sinteza analognog kruga regulacije brzine vrtnje. Digitalni regulacijski krugovi brzine vrtnje i položaja realizirani su povezivanjem PC-XT računala s analognim uređajem za vektorsko upravljanje motorom. Mjerne vrijednosti brzine vrtnje i položaja rekonstruirane su iz signala inkrementalnog davača. Sinteza diskretnog kruga regulacije brzine vrtnje provedena je korištenjem bilinearne transformacije i primjenom kriterija simetričnog optimuma. Ispitana su i uspoređena tri algoritma zasićenja integralnog dijela PI regulatora brzine vrtnje (''antireset windup'' algoritmi). Razmatrano je ''točka-točka'' pozicioniranje. Kod digitalne izvedbe podređenog kruga regulacije brzine vrtnje koristio se nelinearni statički regulator položaja, dok je kod analogne regulacije brzine vrtnje ugrađen PI regulator položaja s ograničenjem izlazne veličine prema nelinearnoj funkciji signala razlike položaja. U oba su slučaja regulatori ugođeni za približno vremenski optimalan odziv položaja. Mikroračunalska izvedba regulatora sasvim je jednostavna. Simulacijski su programi napisani u programskom jeziku C, a vremenski kritični u zbirnom (asemblerskom) jeziku. Ponašanje krugova regulacije brzine vrtnje i položaja ispitano je simulacijom i eksperimentom.