Здравствуйте. Занимаюсь конструированием своего варианта асинхронного электропривода. В принципе, по основным функциям вроде всё получилось нормально, сейчас подбиваю всякие необходимиые мелочи. Но дело не в этом. Хотелось бы знать, чем мой вариант привода отличается от общепринятого. Электропривод бездатчиковый, т.е. регулирование идёт по анализу обратной связи по току: фазы и амплитуды тока, снимаемой с трансформатора тока. Задача была поставлена: получение максимальной экономии электроэнергии. Идея была такая: для поддержания частоты вращения электродвигателя нет необходимости подавать на него напряжение, равное, скажем, сетевому - 380 В, на частоте 50 гц, если подаётся эта частота. Высокое напряжение нужно только в момент раскрутки; когда механизм пришёл в движение, то он приобретает определённую инерцию и подавать на него полное напряжение уже нет необходимости, ибо помимо перерасхода электроэнергии имеются ещё некоторые непрятности, как например, трение ротора об статор. Т.е., после раскрутки напряжение уменьшается ровно настолько, чтобы поддержать вращение в заданном значении. И - не более. Ну и, естественно, не менее, дабы механизм не затормаживался от перегрузки электродвигателя.
Вопрос - т.н. векторное управление в бездатчиковом варианте - это то же самое?

Покажите структурную схему, а так разговор непонятный.
В общем виде, без датчика частоты вращения, говорить о приличном регулировании нельзя (все зависит от нагрузки). Т.е. диапазон регулирования по скорости будет порядка 10 и все.

При наличии трения ротора о статор, использование векторного управления бесполезно.
В общем случае это управление вектором тока статора по результатам вычисления потокосцепления.
В этом случае сильно усложняется вычислительный алгоритм, ПМСМ, проще использовать датчик положения ротора.

Это верно на 100 %, только встройка датчиков на вал двигателя является проблемой.

В таких случаях используют идентификаторы скорости вращения ротора по известным измеренным входным переменным - токи и напряжения фаз (могут еще использоваться паспортные данные машины -сопротивления, индуктивности и т.д.). Тут процессорная система получается со сложной структурной схемой и математикой, которая реализует эти вычисления. Существуют различные идентификаторы, названные именами своих создателей, с разными точностными показателями определения скорости. Для меня пока это темный дремучий лес. Еще пока не занималься таким...

Самое интересное в этом деле, что в результате применения сложных мат. вычислений (наблюдатели, регуляторы переменной структуры), измерения тока, введение мертвого времени ключей инвертора, получается привод для тупо "крутить".
Привод для системы позиционирования требует датчика положения ротора.

Вообще-то разговор ушёл немного в сторону. Речь не о моём приводе, а о т.н. векторном управлении. Т.е.: "пункт первый...(что оно делает); пункт второй... , и т.д.)
Схема моего привода - стандартная, как и везде, в каждой фазе между выходом снабберной цепи и кабелем на электродвигатель - трансформатор тока. Программа микроконтроллера определяет нагрузку и регулирует напряжение так, чтобы поддержать частоту вращение в заданном значении, не допуская перерасхода тока - т.е., ровно настолько, чтобы механизм не тормозился, и не более.

векторное управление как я понимаю предпологает
управление эд в трех направлениях это
амплитуда
фаза
частота.
информация о уровне амплитуды и
сдвиге фазы поступает от датчика ОС .
датчики и преобразование сигнала могут
быть разными.
все зависит от самой схемы управления эд.

Лично я знаю по крайней мере два применения "векторного управления" для управления двигателями. Вы определитесь, о каком применении вы хотели бы узнать больше.
Первое - "Векторное управление ШИМ" - используется для точного управления ключами и создания точного напряжения или тока на обмотках двигателя. То есть на входе имеется заданный вектор тока или напряжения, который нужно создать, а на выходе получаете нужные состояния ключей и скважности, ктоторые создадут вам такой вектор.
Второе же "векторное управление" - это собственно метод, который и создает вам такой вектор тока или напряжения. То есть в принципе он испльзуется наряду с методами Напряжение-частота (V/F) и т.д. И он основан не на
А на определении вектора потока в роторе двигателя по токам в статоре, напряжению, и частоте. То есть эти данные используются для вычисления Альфа-бета преобразования и затем DQ-преобразования, которые еще называются векторными преобразованиями Кларка-Парка. Из-за этого метод и называется "векторное управление", а вектор DQ представляет механическое поведение двигателя, причем настолько точно, что если его контролировать и на основании него вычислять нужные токи в обмотках, то можно контролировать скорость и момент достаточно точно без датчика скорости.
Больше сказать не могу, так как занимаюсь частотниками только как пользователь, но поищите в инете информацию по Кларку-Парку и найдете кучу теории на эту тему.

Принцип векторного управления использует регулирование тока двигателя (изм. напряжение, как в вашем случае) и фазы этого тока (скольжение), относительно той самой векторной системы координат.

http://www.ets.ifmo.ru/usolzev/posobie1/vect_upr.htm
Математические преобразования на пальцах объяснить не могу.
"Тупо крутить" помогает, особенно на малых частотах.

По классике АД есть два закона регулирования:
- при постоянном моменте: U/f
- при постоянной мощности: U/(f*f)
Это крайне неудобно для реализации.
Поэтому применяется векторное управление. Это вышло из практики управления ДПТ.
Но теория здесь навороченная. Лучше всего это описано у Емельянова. Умом это не понять. А на пальцах понятно.

Не совсем так. В ДПТ такое управление не нужно, там коммутируется якорем.
Эта модель возникла для управления синхронными (вентильными) двигателями, для
получения характеристики управления, как у ДПТ.
Осюда и заморочки с названиями, типа бесколлекторный ДПТ, BLDC.
Управление АД получается попутным образом, все контроллеры нынче универсальные.

Хорошая статья. По теории самое то.
А для практических применений лезете на сайты производителей DSP, микроконтроллеров и силовых компонентов и ищите app notes на Vector motor control.
Например на TI:
http://focus.ti.com/lit/an/bpra076/bpra076.pdf
http://focus.ti.com/lit/an/spra494/spra494.pdf
То, что моторы разные смысл не меняет - векторный метод практически одинаков, что для синхронных моторов, что для асинхронников
И я даже помоему App notes на AVR видел, где все это делалось и даже с исходниками. А потом можете посравнивать со своим методом.

Вы путаете частотно-токовое управление с векторным. Этот вопрос чисто теоретический и не имеет смысла его сильно поднимать. Мы не теоретики и вряд ли что-то выдадим новое.

Это верно. Всегда нужно уточнять, для какого двигателя контрол.
AC Induction Motor Control Using Constant V/Hz Principle and Space Vector PWM Technique.
Implementation of a Speed Field Orientated Control of Three Phase AC Induction Motor.
Общее для двигателей переменного тока -Clarke & Park Transforms
Универсальность не всегда хороша.

1. Надеюсь, автор темы не спрыгнул с DSP56xxx. Поэтому AVR appnotes здесь как-то несерьезно.
2. К векторному методу еще приговаривают "ПРЯМОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОМЕНТОМ". Что это, как не народная мудрость, призванная лишний раз доказать слова Эйнштейна о том, что


3. Ваш бездатчиковый метод скорее всего можно классифицировать как контур управления/стабилизации тока двигателя, т.к. там нету управления моментом.
4. Еще есть Виноградов, довольно доходчивый.
5. Качество работы векторного метода напрямую зависит от качества и состояния двигателя, который надо "тупо крутить". Это оттого, что производится постоянная параметрическая идентификация модели АД. Если двигатель с перемотки или с какого другого бодуна, можно наблюдать всякие неприличные рывки и проч. Сам не видел - говорили те, кто длительное время пользовался векторными приводами.

6. Ниасилил, как подружить векторное управление с длинным кабелем, отраженкой и прочей гадостью.

Есть такое. Как описано в статье - векторное управление - это ни что иное, как построение эквивалентной обратной модели мотора в процессоре. То есть если мотор делает ток->момент, то модель делает момент->ток. Естественно все сопротивления обмоток и индуктивности в модели должны при этом как можно больше приближаться к реальному двигателю. Из-за этого во всех современных частотниках имеется функция автотюнинга, которая
пихает в мотор определнный ток и как-то вычисляет основные электрические параметры мотора. При этом мощность,скорость и cos ессно задаются ручками.
Большим недостатком векторного управления евляется большая чувствительность к этим самым характеристикам двигателя. А они имеют конкретную зависимость от температуры. И хоть частотник пытается расчитывать температуру обмоток двигателя сам, у него не всегда хорошо получается и в итоге и появляются рывки и плохие старты. Хотя если сравнивать со старыми методами даже с такими глюками этот метод выигрывает.

Насколько я понимаю векторное управление можно адаптировать и к разомкнутым системам, то угловую частоту и фазу можно расчитать, зная скольжение двигателя при определенном токе и частоте. Правда такое регулирование на низких частотах оставляет желать лучшего...

А вот тут похоже и пригодилось бы "Space vector PWM"

Если конкретно об этом (длинные линии и отраженка+Space vector PWM = избавление от вых. дроселей и от Line termination) уже кто-то писАл, поделитесь, пожалуйста, ссылочками. Очень интересно.

Ну, стабилизация тока возможна только при одной и той же нагрузке. А если нагрузка скачет... Хотя, при одной и той же нагрузке ток вроде как получается одинаковый на всех частотах.
Я не знаю, есть ли в такой термин "Режим - на грани останова ротора", но в моём случае это - он. Кстати, всё-таки хотелось бы увидеть общую картину по векторному управлению, а не ссылки на техподдержку TI. TI пропагандирует свои приложения - на базе TMS, а что такое TMS - это уже заметно по количеству тем по нему, и по самому факту, что раздел по TMS существует практически на всех сайтах. А это обозначает, что контроллер этот - чистый глюк. Одни сплошные вопросы.
Кстати, отвечая на один из вопросов Паши - собственно, частотно - напряженческий метод нужен только в режиме настройки, либо - как я понял, векторного управления. В моём случае задача сводится к нулю, ибо двигатель сам подбирает для себя вольт-частотную характеристику и она полность адаптирована под нагрузку. Т.е., практически это совершенно не обязательно знать, ибо нагрузка может скакать, как ей вздумается. Зачем заморачивать себе этим голову? Двигатель регулирует себя сам посредством электропривода.

Про вектор. Там настройка чувствительная не по V/F, а по активному сопротивлению обмоток, например, поведение которого буквально мешает тотальному применению метода. V/F остается как надстройка задатчика - посмотрите веселые картинки о том, как радостно жить Но Вы их наверняка уже видели...

в том то и дело что двигатель
регулирует себя сам а вы просто
наблюдаете. то есть не вы управляете эд.
вы ему задаете например 100 об\ мин
а он в зависимости нагрузки на валу
выдает 100 плюс или минус коэффициент
нагрузки. при увеличении нагрузки
на валу будет к примеру уже не 100 а 75 об\ мин.
если вас это устраивает то векторное упр.
вам не нужно.
и еще ,тут уже упоминалось,вы сможете упровлять
эд примерно от 150-300 об\ мин.
а с векторным упр. от нуля.

Нет, это только - не в моём случае. Как я писал уже, мой режим: "на грани останова ротора", т.е. ток - ровно такой, чтобы не замедлилась частота вращения. Т.е., такая ситуация, как вы пишете, вообще не возможна, ибо не может замедления на 15 %. Т.к. ротор просто сразу остановится, если программа процессора не успеет обработать данные об изменившейся нагрузки. Но таких случаев не было, проц успевает отреагировать на изменённую нагрузку уже в том периоде частоты, где он её обнаружил. И- увеличить ток, если нагрузка возросла и уменьшить - если она упала. При этом режим всё время - тот же: "на грани останова ротора".

В установившемся режиме момент двигателя равен моменту нагрузки. Иначе он будет или разгоняться или замедляться.
J*dW/dt=Mдв -Mн
Это выражение верно для любых механических объектов (и для двигателей в том числе).
Это типа F=m*a

Насколько я знаю, в асинхронниках весь принцип взаимосвязи момента и тока основан на разности частот вращения ротора и магн.поля статора. Магн. поле статора вы вращаете частотником. А ток зависит от того, насколько синхронно в этом поле вращается ротор. Если она вращается с той-же скоростью, то нагрузки нет и тока как такового нет.
Если же нагрузка возрастает, то ротор начинает замедляться, как сказал wganzand, и при этом ток начнет возрастать.
По возросшему току процессор и определяет, что нагрузка увеличилась и теоретически должен увеличить частоту, чтобы ротор вернулся к исходной частоте. То есть он должен не 50гц уже подавать а, например, 52Гц. Тогда ротор с возросшей нагрузкой будет крутиться на 50Гц.
Вернувшись к начальному вопросу об энергопотреблении, ИМХО при работе на номинальной частоте выигрыша не будет. Двигатель все равно возъмет столько тока, сколько ему нужно при любом типе управления. Векторное управление просто выигрывает по времени реакции и качеству регулирования, но обмануть электро-механику двигателя она не может.

ПС Точнее может, только в случае разгонов и замедлений близких Мкр или точке опрокидывания. При прямом включении в момент пуска мотор потребляет пусковой ток, львиная доля которого идет на нагрев, а совсем немного собственно на создание пускового момента. А частотник этот ток ограничивает до тока при Мкр и таким образом характеристики мотора не хуже а экономия на лицо.

Все верно, но чтобы не путать причину и следствие добавлю.

Если в данный момент ток равен нулю (т.е. скольжение равно нулю) - это не значит, что под воздействием мех. нагрузки и трения скорость не станет проседать, а далее не появится разность скоростей статора и ротора (скольжение) и не появится ток в двигателе. Т.е. только в установившемся режиме ток двигателя соответствует механической нагрузке.

Немножко уточнить цифру.
Для 1500 об/мин у нас у меня на частотном управлении нижняя реально достижимая скорость в среднем где-то 30-40 об/мин. Момент держится за счет изнасилованной V/F, его равномерность - за счет компенсации просаживания напряжения на кондюках DC звена. Призвуки, характеризующие всякие "неидеальности" заметно снижаются при повышении частоты ШИМ. Кстати, это касается и вообще качества "тупокручения" - низкая частота ШИМ провоцирует вибрации. Может, кому-то и не страшно, но обратите внимание, все-же.

Совершенно неверно. Во-первых, двигатель может взять больший ток, если вы позволите ему это. Т.е., либо если вы регулируете ток с помощью скважности ШИМ, то это будет зависеть от ширины активной части ШИМ. Если вы регулируете уровнем напряжения, то ток будет ограничен пределами этого уровня. Т.е., та ситуация, о которой вы говорите, относится к случаю, когда электродвигатель перегружен, что говорит либо о превышении нагрузки выше расчётной нормы, либо о том, что вы недодаёте ему "количества электричестка", занизив уровень напряжения или чересчур уменьшив ширину активной части ШИМ. Частотой питающего напряжения вращение ротора не может стабилизироваться (не путать - "регулироваться"). Только током. Это даже как-то совершенно абсурдно. Кстати, если судить по тому, что вы пишете - это значит, что вы над этим не корпеете практически... Тут нужно самому эти вещи поковырять, с осциллографом, со своей стендовой программкой, чтобы видеть данные регистров микроконтроллера.


Ни в коем случае. Для примера: питание электродвигателя идёт без всяких частотников, от промышленной сети 380 В, 50 гц. Если нагрузка и мощность двигателя рассчитаны правильно, то такое повышенное напряжение двигателю нужно только в момент раскрутки. В этот момент - да, он возьмёт ровно столько, сколько ему нужно. После того, как механизм пришёл в движение и приобрёл инерцию, то двигателю уже не нужно такое высокое напряжение. Но - как вы написали, он в это время всё-таки тоже - берёт. И берёт он - лишнее. А соответственно, его ток слишком завышен. Его режим - не номинален.
Хотя, кстати, это хорошо, что вы так думаете. Если так думают разработчики электроприводов, то, вероятно, у меня всё-таки есть шанс..

Я давно уже не в теме, но в свое время была неплохая книжка:И.И. Эпштейн Автоматизированный электропривод переменного тока
Вроде бы там вопросы векторного управления приводами разбирались.

Вот читаю я Вас и не понимаю, каким макаком у Вас ограничение тока сверху происходит. Мне кажется, что мы уже это где-то пытались обсудить. Я имею ввиду, что V/F все-таки должна рулить для задания допустимых пределов регулирования как в плюс, так и в минус.
Картинко: V/F профиль а-ля Freescale с обозначением пределов регулирования по току (точнее, по амплитуде ШИМ)
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
1- область ограничения сверху
2- номинал
3 - ограничение снизу.
И,ессно, чем выше частота, тем Уже пределы регулирования.
Ну, и конечно, можно извратиться и задать еще нижний предел для горизонтальной части .

Сложноватая у вас терминология.
Не нравится вам аглицкий чухас, почитайте хоть Фираго Б.И. Теория электропривода.
Есть в библиотеке ихтика. Ответ на ваш главный вопрос на странице №460.
Там же. Рудаков В.В. Асинхронные электроприводы с векторным управлением.
Моментный электропривод. А.Ю.Афанасьев.

Её, походу, прикрыли. Всё нашел, кроме Рудакова.

Жаль, хорошая была.
Справочников много, написал в ПМ.

Не пугайте людей.
http://ihtik.lib.ru/dreamhost_electrotehn_4janv2007.html
PS. Точно, финансовая задолженность. Почему-то только на скачивание.

Потому что прикрыл хостер файлов, а не самой странички с перечнем

Понятно, вымогают.

Имхо, печальнее - про авторские права...
Будем комиксы смотреть.

Я был достаточно поражен как-то раз, увидев в книжном магазине трёхтомник Анурьева по цене около четырёх тысяч RUR за том. Это какой же студент-начинающий инженер купит?

Да максимум, я думаю, нужен только для функции максимальной токовой защиты. И он имеет вид стандартной U/F характеристики. Ну, как на картинках в книжках. А минимум - если это ШИМ, то чтобы не превысить допустимую частоту IGBT. А то греться будет.

Э-э-э... максимально токовая защита, после которой привод останавливается. Это не работа, когда сплошная защита. Тут надо нежнее, имхо. Собсна, чего я и приклепался:
Возьмем самый тупой пример. Увеличение скорости. Даже не старт, а просто ускорение - увеличение тока. Как только достигнут какой-то порог, за которым макс.токовая защита, а скорость все еще меняется - ускорение надо снижать, облагораживая процесс пожирания тока двигателем. Так вот, я считаю, что проще всего такие вещи делать именно в нарисованной ранее вилке. Но, поскольку я эту вилку еще особо не применял, интересны мнения против

я думаю картина сильно прояснилась
если бы автор изложил графически
блок схему своего привода.

Ну, это уже вопрос правильного подбора двигателя по мощности. Если всё правильно рассчитано и механизм исправен, то как такая ситуация возможна? Нет, без МТЗ тут никак нельзя.


Схема стандартная, как в книжках. Там ничего интересного. Трёхфазный диодный выпрямитель - конденсатор-электролит - стандартный мост на IGBT - снабберные цепи в фазах - трансформаторы тока в фазах - кабель на двигатель. Схему же по-другому не сделаешь. Схема - это не интересно. Интересна программа.

В "тепличных" условиях - никак.

вы заметили что обсуждение темы
носит протеворечие в самых простых
моментах.
диалоги напоминают литературные опусы.
например.
я спросил про схему вы сказали в книжках.
я понимаю лень рисовать или ...
указали бы автора.
а в каком месте у вас находится
программа - в диоде конденсаторе IGBT снаббере.

Извините за Off
Книгу тоже не нашел, но Рудаков был у нас зав.кафедрой, а Столяров с Дартау(соавторы книги)читали лекции, и помнится в те годы очень серьезные работы велись по этой теме, и авторы очень толковые, так что хотелось бы конечно эту книгу найти.

P.S.Нашел тут

Какая разница, какая схема
Это если Вы не в теме.
Хотел еще из вредности подкинуть ссылку на файл в 50 метров , назывался mddm.pdf - справочник по IR - не нашел.






Нифига себе оффтоп!
Спасибо!

В этот момент он возьмет намного больше, чем ему нужно.

Правильно берет, а нагрузку ж чем-то крутить надо?
Если вы говорите о правильном расчете, то рабочая точка двигателя будет находиться вот здесь:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Как известно в этой области ток более-менее прямо пропорционален скольжению.
Скажите мне пожалуйста, а в какой точке вы предлагаете ему работать, если он будет питаться от частотника при той-же нагрузке, чтобы ток был меньше, чем при прямом включении от сети?


Я не разработчик электропривода, я тот кто применяет частотники и поэтому вынужден знать много и о регулируемом и о нерегулируемом приводе.

я беседовал с автором.
то есть с repairDV.
к вам _Pasha у меня вопросов нет.

Ни фига себе, тут темка уже покатила. Мужики, пора уже тут кому-то наливать. За очень важные ссылки.

www.yahoo.com -> Space Vector PWM полно материала, имеются ответы на все Ваши вопросы (к сожалению конретных ссылок нет, но ели есть желание, то в понедельник подборку пдфников могу скинуть).
кроме того следует отличать формирование PWM по методу SV, и векторное управление двигателем, это разные вещи. То, что предлагает TI и проч. это по сути дела метод формирования ШИМ сигнал, позволяющий получить некоторые преимущества по сравнению с классической синусоидальной ШИМ.
Насчет защиты по току, автор темы навреное имел ввиду, что при перегрузке включается ПИД и стабилизирует ток (и частоту если V/F=const) на допустимом уровне.
А вообще говоря, инетерсно, что же крутят - вентилятор, тяговый двигатаель или что-то еще? Ведь от характеристики нагрузки и будет зависисть выбор принципов управления.

Я уже об этом говорил, но хрен поймешь, что же все-таки интересует автора темы и за счет чего он хочет улучшить экономичность.
Но на всякий случай выложу ту статью, по которой я сделал Space Vector PWM для 3-х уровневого(?) инвертора.

AVR495 Управление асинхронным электродвигателем переменного тока по принципу постоянства V/f и векторного ШИМ-управления

Оттуда:

интересная ситуация получается.
очень перспективна тема.
широкое приминение.
есть желание обмениватся мнениями у
участников форума.
но кто то посчитал это не нужным.
и все прекратилось.