Technologia sterowania wektorowego w otwartej pętli dla synchronicznego silnika reluktancyjnego

Ze względu na swoje unikalne zalety w porównaniu z silnikami asynchronicznymi i silnikami synchronicznymi z magnesami trwałymi, ma on dobre perspektywy zastosowania w dziedzinie tradycyjnych skrzyń biegów i pojawiającego się napędu pojazdów elektrycznych.

Pod względem struktury i zasady SynRM bardziej przypomina silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, po usunięciu magnesów trwałych. Mają podobne modele matematyczne. Dlatego w trybie napędu SynRM: sprzętowo, w pełni kompatybilny z dojrzałą platformą napędu silników synchronicznych z magnesami trwałymi, zmniejszając koszt systemu sterowania napędem silnika synchronicznego reluktancyjnego. W oprogramowaniu, zgodnie z charakterystyką modelu matematycznego synchronicznego silnika reluktancyjnego, opracowano nowy obserwator strumienia w celu realizacji sterowania wektorowego odsprzęganiem tego rodzaju silnika. Schemat blokowy sterowania wektorowego w otwartej pętli jest następujący.

Schemat blokowy sterowania wektorowego w otwartej pętli

Sterowanie wektorowe w otwartej pętli może zapewnić lepszą wydajność dynamiczną i statyczną synchronicznych silników reluktancyjnych, ale jest w dużym stopniu zależne od parametrów silnika. Dokładność parametrów silnika w modelu ma bezpośredni wpływ na rozsądne zaprojektowanie szerokości pasma sterownika, a także na dokładność obserwacji powiązania strumienia i obserwacji prędkości, co z kolei wpływa na wydajność regulacji prędkości systemu. Parametry synchronicznego silnika reluktancyjnego są poważniejsze niż synchronicznego silnika z magnesami trwałymi, co stwarza problem w sterowaniu.

W świetle powyższych problemów i cech, nasza firma przeprowadziła dogłębne badania i optymalizację technologii sterowania wektorowego w otwartej pętli synchronicznego silnika reluktancyjnego na platformie AC310, aby uzyskać doskonałe parametry dynamiczne i statyczne. Konkretne istotne wyniki są następujące:

(1) Nowy obserwator strumienia, oparty na istniejącej wiodącej platformie oprogramowania do sterowania wektorowego, służy do uzyskania niższej czułości parametrów silnika, dokładnej obserwacji położenia wirnika i dokładnego odsprzęgania prądu.

(2) Nowe uczenie się charakterystyki nasycenia indukcyjności silnika. Ponieważ SynRM opiera się na działaniu momentu reluktancyjnego, zjawisko nasycenia obwodu magnetycznego silnika jest oczywiste, a nasycenie obwodu magnetycznego w dużym stopniu wpływa na parametry indukcyjności silnika. Indukcyjność osi bezpośredniej Ld i indukcyjność poprzeczna Lq nie są wartościami stałymi, które w poważnym stopniu wpływają na reakcję przejściową i precyzyjną kontrolę, w związku z czym nie można zoptymalizować wydajności sterowania silnikiem. Oprócz konwencjonalnego samouczenia się, AC310 posiada nowo opracowaną funkcję uczenia się nasycenia parametrów indukcyjności, która charakteryzuje się krótkim czasem uczenia się i wysoką precyzją uczenia się. Ucząc się, charakterystyki nasycenia indukcyjności osi d i q silnika można uzyskać przy różnych poziomach nasycenia magnetycznego, dzięki czemu można dokładniej sterować silnikiem. Poniższy rysunek przedstawia krzywą uczenia się krzywej nasycenia indukcyjności synchronicznego silnika reluktancyjnego stosowanego w rzeczywistym polu.

Nowa nauka charakterystyki nasycenia indukcyjności silnika

(3) Kontrola MTPA. W przypadku synchronicznej maszyny reluktancyjnej nie ma strat miedzi w wirniku bez uzwojenia, a straty są skoncentrowane głównie po stronie stojana. Sterowanie maksymalnym stosunkiem momentu obrotowego do prądu służy do optymalnego rozdziału prądu stojana w osi dq w celu zminimalizowania prądu stojana, minimalizując w ten sposób straty miedzi w stojanie i osiągając optymalną wydajność.

Zgodnie z wyrażeniem momentu obrotowego:

Jeśli indukcyjność zostanie uznana za stałą, gdy θ = π / 4, wyjściowy moment obrotowy przy tym samym prądzie stojana jest największy. Jednak w rzeczywistej pracy silnika nasycenie magnetyczne ma duży wpływ na parametry silnika. W tym momencie optymalny kąt momentu obrotowego θ będzie odbiegać od π/4, a optymalnej kontroli wydajności nie można osiągnąć przy użyciu stałego kąta prądu wynoszącego 45°. Dzięki charakterystyce nasycenia indukcyjności silnika ustawiana jest krzywa MTPA i automatycznie dostosowywany jest kąt prądu, dzięki czemu uzyskuje się optymalną kontrolę sprawności przy dowolnej częstotliwości i obciążeniu, a sprawność energetyczna synchronicznego silnika reluktancyjnego jest utrzymywana na poziomie IE4 i wyższym.

Kontrola MTPA

(4) Kontrola osłabienia pola. Silnik poddawany jest kontroli MTPA poniżej prędkości podstawowej, a kontrola osłabienia pola jest wykonywana powyżej prędkości podstawowej, aby zmaksymalizować wykorzystanie ograniczenia napięcia, maksymalizować wyjściowy moment obrotowy i rozszerzać zakres stałej mocy.

Poniżej znajduje się częściowy przebieg testowy:

Czas przyspieszania i hamowania 0,1 s, przyspieszanie bez obciążenia od 0 do częstotliwości znamionowej i szybkie zwalnianie

Czas przyspieszania i hamowania 0,1 s, pełne obciążenie od 0 do częstotliwości znamionowej, szybkie przyspieszanie i szybkie zwalnianie

Nagle dodano i nagle rozładowano 180% obciążenia znamionowego

1,3-krotny nagły wzrost prędkości znamionowej, nagłe rozładowanie przy pełnym obciążeniu

Napięcie wejściowe obniżone o 20%, test dopuszczalnego obciążenia znamionowego prędkości znamionowej

Podsumowanie

Technologia sterowania wektorowego synchronicznego silnika reluktancyjnego AC310 w otwartej pętli może stabilnie i niezawodnie napędzać synchroniczny silnik reluktancyjny i osiągnęła doskonały efekt sterowania. Jest to pierwsza krajowa, uogólniona produkcja technologii sterowania silnikiem synchronicznym reluktancyjnym. Powstała z niekończącej się pogoni za jazdą, firma VEICHI będzie nadal dostarczać klientom najnowsze i najlepsze rozwiązania w zakresie napędu elektrycznego.