Consultant-e.ru
ПРОЕКТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО БЮРО ПЕРЕВОДОВ

  • Терминов: 207738
  • Определений: 41765
  • Иллюстраций: 2218
Вакансия переводчика Требуются переводчики электротехнического профиля, а также переводчики по другим тематикам...
Вакансия верстальщика Требуются верстальщики с опытом работы в InDesign, Adobe Illustrator и т.п.
железнодорожный кран Кран стрелового типа, смонтированный на платформе, передвигающейся по железнодорожному пути [ГОСТ 27555-87. Кр...
транспонированный провод Обмоточный провод с токопроводящей жилой из изолированных проволок, взаимное расположение которых периодически...
термопинцет Приспособление с двумя нагреваемыми губками для выпаивания SMD-компонентов (аналог двух паяльников)....

Термин:
Приводная техника > Альтернативные электроприводы

Время-импульсный способ контроля положения ротора в вентильно-индукторном электроприводе


Как было указано ранее, положение ротора ИД может контролироваться путем измерения индуктивности его нерабочих фаз. Для этой цели может быть использована периодическая коммутация ключей тестовой фазы с контролем параметров возникающих при этом импульсов тока (рис 2.2). Для обеспечения приемлемой точности из-мерений импульсы должны иметь относительно малую амплитуду (не более 10 % от номинального тока), чтобы избежать влияния э.д.с. двигателя и появления существенного обратного момента.

Положим, что вышеуказанные условия соблюдены, а сопротивление фазы пренебрежимо мало. В этом случае процесс в системе описывается простым уравнением

Здесь L(θ) - фазная индуктивность в текущем положении θ. Из (2.2.1) следуют два очевидных варианта проведения измерений: измерение времени нарастания тока до некоторого заданного уровня Itst (рис.2.2,а) и измерение амплитуды импульса тока Δi при фиксированном времени нарастания τ (рис.2.2,в). Несмотря на одинаковую физическую природу, поведение реальных систем, использующих каждый из этих способов, сильно разнится. Выбор оптимального способа применительно к конкретной структуре имеет важное практическое значение, поскольку рассматриваемые способы взаимозаменяемы далеко не всегда.

Способ на рис.2.2,а наиболее прост, но требует стабильного задания амплитуды импульса. Многие используемые датчики тока (например, на базе элементов Холла) имеют смещение нуля, соизмеримое с величиной тестового тока, что приводит к существенной погрешности измерений. Одним из способов борьбы с этим явлением заключается в оцифровке начальных смещений (Δiсм), с последующим их учетом при обработке результатов измерения:

Более радикальной мерой является использование метода, показанного на рис.2.2,б. Здесь, в отличие от предыдущего варианта, измеряется время нахождения уровня тока между двумя порогами - Iп1 и Iп2. При этом нижний порог настраивается заведомо превышающим смещение нуля датчика тока. Такой подход не только устраняет необходимость в оцифровке смещения, но и позволяет увеличить число измерений примерно вдвое при одном и том же количестве импульсов. Недостатком метода является увеличение количества пороговых элементов в схеме и усложнение алгоритма обработки поступающей информации.

Общий недостаток методов использующих пороговые элементы - не слишком высокая помехоустойчивость. В этой связи, рассмотрим случай питания двигателя от удаленного преобразователя через длинный кабель (рис.2.3). Как известно, схема замещения кабеля представляет собой колебательный контур (LкCк). При этом сопротивление жил кабеля, определяющее демпфирование в системе невелико (обычно десятые доли ома), что в сочетании с крутыми фронтами входного напряжения приводит к продолжительному переходному процессу, представляющий собой затухающие синусоидальные колебания с частотой от сотен килогерц до единиц мегагерц. Так, например, при питании экспериментального ИД мощностью 2.2 кВт через 30-метровый кабель с сечением жил 4 мм2 имели место колебания с частотой порядка 1.5 МГц, продолжавшиеся в течение 5-7 мкс. Подобного рода картина наблюдалась и в момент приложения напряжения к соседним фазам, что связано с емкостной связью между жилами. При этом амплитуда помех превышала амплитуду тестовых импульсов, составлявшую 2.7 А, что вызывало ложные переключения пороговых элементов. Таким образом, без принятия специальных мер, системы с контролем достижения порога при работе на длинный кабель оказываются неработоспособными.

Более помехоустойчивым является амплитудный способ измерения индуктивности (рис.2.2в). Здесь измеряется приращение тока за фиксированное время, причем оцифровка значения тока происходит в режиме закоротки (открыт только нижний ключ). Малая скорость спада тока при этом позволяет производить многократное оцифровывание входной величины, что позволяет существенно повысить достоверность измерений. Недостаток метода - повышение требований к пропускной способности АЦП и значительная пульсация амплитуды импульсов (определяющаяся отношением максимальной индуктивности к минимальной, kλ), что требует перенастройки времени нарастания в зависимости от ожидаемого значения индуктивности.

При работе на низких скоростях коммутация фаз осуществляется по достижении индуктивностью заданного уровня. На высоких скоростях подобный способ управления приводит к существенной погрешности при определении точек коммутации, поскольку необходимое по точностным соображениям количество импульсов попросту не может быть размещено на участке спада индуктивности. Проблема обеспечения работоспособности электропривода в таких режимах, на наш взгляд, может быть решена путем прогнозирования точек коммутации на основании минимизированного количества измерений. Рассмотрим сущность методики.

Как известно, для контроля положения используется фаза, которая должна включаться следом за работающей в данный момент. Предположим, что в течение измерительного интервала удается произвести лишь одно измерение (рис.2.4). Угловое расстояние между соответствующими точками определится выражением:

где Δθ1=(L1-Lmin)/kL, Δθ2=(Lmax-L2)/kL. Здесь kL - производная фазной индуктивности по углу на измерительном участке. Производя преобразования, выражение (2.2.3) можно привести к виду:

Здесь ΔθW - угловая ширина измерительного участка, численно равная ширине зубца статора (в рад). Зная промежуток времени Δt между измерениями, получаем усредненное значение угловой скорости в последнем такте коммутации:

Предположим, что включение следующей фазы (фазы В) нужно произвести в точке S (рис.2.4). Введем фиктивную величину - "индуктивность переключения" LSW, лежащую на продолжении спадающего участка кривой индуктивности. Тогда время Δtpred, которое необходимо отсчитать от момента последнего измерения определится выражением:

Аналогичным способом прогнозируются и другие точки, например, моменты отключения фаз. Отметим, что практические алгоритмы систем с прогнозированием намного сложнее, чем можно предположить из формул (2.2.3-2.2.6). Это связано, прежде всего, с необходимостью контроля достоверности как измерений, так и прогнозов во избежание потери ориентации в системе. Практические структуры, использующие время-импульсный метод контроля положения будут рассмотрены далее.



Автор:  Admin
Дата:  2011-07-01