Садржај:

Симулациона вежба: Поређење карактеристика директне контроле момента асинхроне машине са дискретним и континуалним напонским векторима. 1

Увод. 1

Задатак вежбе. 1

Циљ вежбе. 1

Упутство за рад. 1

Резултати симулације. 6

Предлог за самостални рад. 8

 

Симулациона вежба:

Поређење карактеристика директне контроле момента асинхроне машине са дискретним и континуалним напонским векторима

 

Увод

Код директног управљања моментом асинхроног мотора има се директно управљање и флуксом и моментом. Тиме је добијен знатно бржи одзив по моменту и флуксу у односу на векторско управљање, које има боље перформансе у стационарном стању. Поред тога, у поређењу са стратегијом векторског управљања управљачки алгоритам је знатно простији, те је потребна и мања прорачунска способност управљачког система, што га чини јефтинијим и поузданијим. За реализацију овог управљачког алгоритма довољно је знати само отпорност намотаја статора. Такође, код ове методе фреквенција рада прекидачких елемената инвертора може знатно да се смањи у односу на векторско управљање, чиме се смањују прекидачки губици. Међутим, класична DTC метода има и неколико својих мана, од којих је најбитнија променљива прекидачка учестаност и изражена таласност момента и флукса. Као алтернатива за решавање овог проблема развија се метода управљања и контроле момента применом континуалних напонских вектора познатија као SVDTC метода.

Ова симулациона вежба обухвата упоредну анализу два симулациона модела за управљање асинхроним моторима настала у програмском пакету MATLAB/Simulink, и њима се управља помоћу интерактивног GUI-а оформљеног у програмском пакету MATLAB/GUIDE.

 

Задатак вежбе

-          покренути оформљени графички интерфејс помоћу програмског пакета MATLAB,

-          приказати симулације,

-          подесити све параметре који се налазе у оквиру графичког интерфејса,

-          покренути симулације,

-          покренути све расположиве графике, и анализирати их.

 

Циљ вежбе

Циљ вежбе је да се студенти упознају са концептом директне контроле момента асинхроне машине применом дискретних и континуалних напонских вектора кроз упознавање и коришћење створеног графичког интерфејса, и анализу добијених резултата.

 

Упутство за рад

Први корак је преузимање зиповане датотеке DTC simulacija.zip

Да би се у MATLAB-у приказао овај графички интерфејс потребно је подесити радни директоријум (фасцикла у којој се налазе симулације и интерфејс), слика 1.

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Lab1.jpg

Слика 1 Први корак за покретање графичког интерфејса

Након тога се у командном прозору може укуцати назив .m фајла, или једноставно превлачењем курсором .m фајла на командни прозор појавиће се интерфејс (слика 2).

 

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Lab2.JPG

Слика 2 Други корак за покретање графичког интерфејса

Након ових обављених корака појавиће се графички интерфејс као на слици 3.

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\GUI aplikacija 3.JPG

Слика 3 Изглед графичког интерфејса за управљање симулацијама

Сам интерфејс је подешен тако да приликом његовог покретања у свим пољима се већ налазе уписани параметри, који се у каснијем раду могу мењати. Приликом уноса параметара није могуће унети вредност 0, осим ако самим програмирањем није другачије дефинисано. Начин на који се ово стање може променити дефинисан је у [1].

Како се може уочити са слике 3, интерфејс је подељен на сегменте који јасно упућују на параметре који се подешавају, и на команде које се извршавају.

У доњем десном углу прозора налазе се тастери команди, слика 4, од којих се поједини користе одмах након самог покретања интерфејса, а неки у каснијем раду.

Description: C:\Users\Aleksandar Lazic\Desktop\Master doplomski rad\Slike\tasteri komandi.jpg

Слика 4 Тастери команди

 

Наиме, да би се омогућило подешавање параметара, најпре треба учитати симулације што се остварује притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\fuyki.jpgнакон чега се може приступити уносу неопходних параметара.

Тастери Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\qwer.jpgи Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\dgh.jpgсе могу примењивати онда када корисник жели да отвори саме симулације, ради увида у одређене блокове, или пак провере одређених веза.

Притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\qwer.jpgотвориће се симулациони пример приказан на слици 5.

 

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Klasicna DTC 2.JPG

Слика 5 Симулациони модел погона са Класичним DTC управљаним асинхроним мотором

Притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\dgh.jpgотвориће се симулациони пример приказан на слици 6.

 

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\SVDTC 3.JPG

Слика 6 Симулациони модел погона са SVDTC управљаним асинхроним мотором

 

Уколико се има потреба да се у одређеном тренутку симулације зауставе, а потом и наставе на преостало подешено време трајања симулације, могу се користити тастери Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\sh.jpgи Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\adcvvbsfbv.jpg. Притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\dafa.jpgотвара се PDF фајл у коме се могу добити краћа објашњења команди, и упутство за коришћење графичког интерфејса, како би се избегле евентуалне грешке у раду.

Након учитавања симулација уносе се параметри мотора за случај Класичног DTC и SVDTC управљања, слика 7.

 

Description: C:\Users\Aleksandar Lazic\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Podesavanje parametara motora.jpg

Слика 7 Подешавање параметара мотора

 

Подешавање параметара симулације приказано је на слици 8.

Description: C:\Users\Aleksandar Lazic\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Parametri simulacije.jpg

Слика 8 Подешавање параметара симулације

 

На слици 9 види се начин на који се подешавају референтне вредности за обе симулације. Ове вредности су електромагнетни момент и флукс статора, и за њих је потребно подесити и времена у којима се постижу ове вредности. Битно је нагласити да се вредности електромагнетног момента и флукса не морају мењати хронолошки од најмање према највећој, док времена морају бити у хронолошком низу од најмањег према највећем, притом водећи рачуна да време за последњу референтну вредност не буде веће од времена трајања симулације.

Description: C:\Users\Aleksandar Lazic\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Referentne vrednosti 2.JPG

Слика 9 Подешавање референтних вредности

 

Испод блокова за подешавање референтних вредности електромагнетног момента и флукса статора, а леве стране тастера команди, налазе се поља за подешавање ширине хистерезиса за момент и ширине хистерезиса за флукс код Класичне DTC, а код SVDTC, коефицијенти пропорционалног и интегралног дејства PI регулатора за момент, слика 10.

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\Untitled11.jpg

Слика 10 Блокови посебних подешавања симулација

 

Веома је важно пре пуштања симулација у рад одредити да ли ће се у Класичној DTC симулација обавити са процесом предмагнећења, или без. На слици 11 приказана је команда за подешавање ове опције.

 

Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\predmagnecenje2.jpg

Слика 11 Команда за одабир процеса предмагнећења

По подешавању свих претходно наведених параметара може се приступити покретању симулација притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\feffeefaeafa.jpg.

 

Резултати симулације

Покретањем симулација на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\feffeefaeafa.jpgсимулације ће се покренути, што се може видети и на графицима одзива момента који се аутоматски покрећу. Графици су приказани на слици 12. Одмах се може уочити суштинска разлика у одзивима за оба модела, а то је изражен рипл који се јавља код Класичне DTC, слика а). Таласност настаје због дискретне природе управљачке величине (напона), јер је вектор излазног напона дефинисан искључиво знаком одступања задатих и реализованих вредности момента и флукса. Мотору се доводи напон променљивог фазног става, али увек константне максималне амплитуде. Због тога момент и флукс увек поседују таласност око задате вредности, а величина одступања зависи од ширине прага хистерезиса и радног режима. Насупрот овој чињеници, код SVDTC методе управљања има се примена континуалних напонских вектора што омогућује и промену амплитуде излазног напона, а самим тим и готово незнатну таласност момента и флукса око референтних вредности.

 

Description: Moment za SIR

Слика 12 Одзив момента према референци 2Nm, -3Nm, 1Nm, а)DTC, б)SVDTC

 

Ови графици се могу приказати и притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\sdgvfsd.jpg, за обе методе управљања. По завршетку симулација могу се увеличати одређени делови графика, оквиривањем жељеног дела курсором миша. На слици 13 приказани су увеличани графици са слике 11 од 0,395ѕ до 0,405ѕ.

 

Description: momenti za SIR

Слика 13 Увеличани графици момента од тренутка 0,395ѕ до тренутка 0,405ѕ

 

И поред присуства шума код Класичне DTC може се уочити незнатно бржи одзив према референци у односу на SVDTC, што је последица подешења PI регулатора код SVDTC-a.

Притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\dghj.jpg, такође за обе симулације, приказаће се графици одзива флукса према референтној вредности, као на слици 14.

 

Description: flux za SIR

Слика 14 Одзив флукса према референци 0,8Wb а)DTC, б)SVDTC

 

Притиском на тастер Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\fdsh.jpgотвориће се збирни дијаграм за жељену симулацију (слика 15).

Description: Zbirni dijagram za SIR

Слика 15 Одзиви система на задате референце а)DTC, б)SVDTC

 

На обе слике може се уочити да промена брзине ротора прати промену електромагнетног момента, при чему за позитивну вредност момента има се константно повећање брзине до тренутка када момент достиже негативну вредност, након чега брзина константно опада.

Пре покретања симулација уколико је квадрат за предмагнећење код Класичне DTC методе необележен Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\dasvfsdv.jpg, граф за приказивање кретања полифазора флукса који се аутоматски појављује биће облика као на слици 16.

 

Description: dsfsdfsdfafdafaf

Слика 16 Полифазор флукса ненамагнећене машине код Класичне DTC a) прве 0,009ѕ, б) након завршене симулације

 

Ако је квадрат обележен Description: C:\Users\ALEKSANDAR\Desktop\Master doplomski rad\Slike\hhjfgjghs.jpg, полифазор на графу ће имати следећи облик (слика 17).

 

Description: aaaaaaaaaaa

Слика 17 Полифазор флукса намагнећене машине код Класичне DTC a) прве 0,009ѕ, б) након завршене симулације

 

Разлог због којих настају ове разлике, је тај што се у првом случају (слика 16) мотор не магнети, и полифазор флукса одмах почиње да ротира, а у другом случају (слика 17), машина се прво магнети (слика 17 а)), па када се достигне задата вредност флукса, он почиње да ротира (слика 17 б)).

 

Предлог за самостални рад

-          мењати параметре референтних вредности електромагнетног момента и флукса, као и времена њиховог постизања за оба симулациона примера, и уочити утицај њихове промене на одзиве система,

-          мењати подешења ширине хистерезиса за момент и флукс код Класичне DTC, као и појачања Kp и Ki регулатора момента, и пратити понашање одзива електромагнетног момента према референци.

-          Повећати време достизања прве референтне вредности електромагнетног момента код Класичне DTC и пратити шта се дешава са полифазором флукса статора. Објаснити?

-          Мењати параметре мотора и пратити понашање система