Asenkron Motor Hız Kontrolü

Simulink kullanarak asenkron motor hız kontrol algoritmaları geliştirin ve devreye alın

Asenkron motor hız kontrolü, hızı düzenlemek için bir asenkron motordaki akımları manipüle etme işlemidir. Asenkron motorlar genellikle sabit frekanslı uygulamalarda kullanılsa da, endüstriyel sürücüler ve elektrikli araçlar gibi değişken frekanslı uygulamalar için popülerdir. Değişken frekanslı çalışma için, bir invertör stator sargılarına giden akımı modüle eder.

Asenkron motorlar, stator ve rotordaki manyetik alanların birleşmesi ile çalışır. Statordaki akımlar, rotorda akımları ve gecikmeli bir manyetik alanı indükleyen dönen bir manyetik alan üretir. Manyetik alan etkileşimi, rotorun stator alanının dönme hızından daha düşük bir açısal hızda dönmesine neden olur. Kayma adı verilen bu dönme gecikmesi, motor şaftında tork sağlar. Motor üzerindeki yükün artması, kaymayı ve motor tork çıkışını artıracaktır.

Sincap kafes tipi endüksiyon motoru için, alan yönelimli kontrol (FOC) kullanan hız kontrolü, akı Id ile orantılı ve tork Iq ile orantılı olacak şekilde Id ve Iq’yu düzenler. Bu yaklaşım, hız aralığını artırır ve hem dinamik hem de sabit durum performansını iyileştirir. Simulink®, donanım testinden önce motorun tüm çalışma aralığında FOC algoritmaları tasarlamak, ayarlamak ve doğrulamak için çok oranlı simülasyon kullanmanıza izin verir.

Bu Simulink diyagramı, üç fazlı sincap kafesli endüksiyon motorunun hız kontrolü için tipik bir FOC algoritmasını göstermektedir.

Asenkron motor hız kontrolü için FOC algoritması.

Asenkron motor kontrol stratejilerinin temel bileşenleri şunları içerir:

  • İç Döngü (Orantılı-İntegral veya PI)

– Q Ekseni Akım Kontrolü: Motora uygulanan elektriksel torku kontrol etmek için q ekseni akımını düzenler

– D Ekseni Akım Kontrolü: Alan zayıflatma kontrolü için, d ekseni akısını azaltmak ve tork pahasına motorun temel hızının üzerinde dönmesine izin vermek için akımı düzenler

  • Dış Döngü (PI): Asenkron motor hız kontrol döngüsü. Bu döngü, iç döngüye (akım kontrolü) kıyasla daha yavaş bir örnekleme hızına sahiptir ve bir tork ayar noktası oluşturur. Ayar noktası, iç döngü için d ekseni ve q ekseni akım referansını oluşturmak için işlenir
  • Clarke, Park ve Ters Park Dönüşümleri: Durağan ve dönen senkron çerçeveler arasında dönüştürme
  • Kayma Hızı Tahmini: Asenkron motorlar asenkron olduğundan, senkron hızı ve rotorun konumunu hesaplamak için stator ve rotor frekansı arasındaki kayma tahmin edilir.
  • Uzay Vektör Modülasyonu (SVM): Sürücüdeki güç elektroniği anahtarlarını kontrol etmek için modüle edilmiş darbeler üretir.
  • Hız Sensörü: Asenkron motorun hızı, bir dörtlü kodlayıcı veya başka bir sensör kullanılarak ölçülebilir. Bir asenkron motorun sensörsüz kontrolü için, gözlemci tabanlı bir algoritma fiziksel sensörün yerini alır ve motor hızını gerçek zamanlı olarak tahmin eder.

Simscape Electrical™ ve Motor Control Blockset™, endüksiyon motoru hız kontrolü için simülasyon modeli geliştirmenin endüksiyon motoru ve alan yönelimli kontrol örneklerini sağlar. Asenkron motor hız kontrolünü Simulink ile simüle etmek, prototip testini azaltmanıza yardımcı olur ve donanım üzerinde test edilmesi pratik olmayan arıza koşullarına karşı kontrol algoritmalarının sağlamlığını doğrulamanıza olanak tanır.

Motor kontrol mühendisleri, Simscape Electrical and Motor Control Blockset’i kullanarak asenkron motor hız kontrolünü şu şekilde geliştirir:

  • Asenkron motorların, invertörlerin ve hız ve akım kontrolörlerinin modellenmesi
  • Asenkron motor hız kontrol döngüsü kazançlarının kontrol tasarım teknikleri kullanılarak otomatik olarak ayarlanması
  • Rotor konumunu ve hızını tahmin etmek için gözlemci algoritmaları tasarlamak.
  • Güvenli çalışmayı sağlamak için başlatma, kapatma ve hata modlarının simülasyonu ve değer kaybı ve koruma mantığının tasarlanması
  • Normal ve anormal çalışma senaryoları altında sistem performansını test etmek için motor ve kontrolörün kapalı döngü simülasyonlarını çalıştırma
  • Hızlı prototip oluşturma, döngü içinde donanım testi ve üretim uygulaması için modelden ANSI, ISO veya işlemci için optimize edilmiş C kodu ve HDL oluşturma