6. Układy regulacyjne z silnikiem synchronicznym o magnesach

Schemat układu skalarnej regulacji prędkości silnika indukcyjnego
klatkowego wg zasady U/f = const. (bez regulacji prądu)
6. Układy regulacyjne z silnikiem synchronicznym o
magnesach trwałych
6.1 Zasada regulacji częstotliwościowej ;
6.2 Układ regulacji silnika z sinusoidalną SEM (PMSM);
6.3 Metoda bezpośredniego sterowania momentem i
strumieniem (DTC);
6.4 Układ regulacji silnika z trapezoidalną SEM (BLDCM);
Schematy przekrojów wirnika PMSM; usytuowanie magnesów: a) i b)
powierzchniowe, c) i d) zagłębione
d
d
N
q
N
q
S
S
S
N
N
S
S
N
N
S
S
(a)
S
(b)
N
N
d
d
q
q
N
N
S
S
N
S
N
N
S
S
S
S
S
N
N
N
(d)
(c)
Magnes trwały
Ferromagnetyk
Paramagnetyk
Przebieg: indukcji, SEM i prądu jednej fazy silnika o magnesach
trwałych: a) z trapezoidalną SEM – BLDCM, b) z sinusoidalną SEM –
PMSM
B
B
0
ϑ
2π
π
E
0
π
2π
π
2π
π
2π
ϑ
E
π
2π
t
I
0
0
0
ωt
I
π
2π
t
0
ωt
Układ uzwojeń maszyny prądu przemiennego: a) maszyna z
trójfazowym symetrycznym uzwojeniem stojana i wirnika (silnik
indukcyjny), b) silnik synchroniczny o magnesach trwałych
A
A
ϑ
ϑ
d
iA
iA
a
UA
UA
ia
N
Uc
ib
UB
B
UB
ic
Ub
iB
B
iC
iB
S
c
Ua
UC
C
q
b
Opis matematyczny silnika PMSM
u d = Rs i d +
dψ d
− pω mψ q
dt
u q = Rs iq +
dψ q
dt
+ pω mψ d
ψ d = Ld i d + ψ f
ψ q = Lq i q
dω m
1  ms

ψ
ψ
=
−
−
p
(
i
i
)
m
d q
q d
op 
dt
J  2

dΘ
=ω
dt
iC
UC
C
Schemat blokowy PMSM w układzie współrzędnych d-q
dla id = 0
Układ regulacji połoŜenia i prędkości PMSM
z dwoma regulatorami prądów typu PI osiach d-q
400VAC/50
i dzad=0
ω zad
θzad
Rω
Rθ
θ
ω
iqzad
PI
PI
ud
uq
αβ
θ
id
iq
FDP
u
α
dq
dq
αβ
αβ
uβ
ua
ub
uc
S
a
S
b
S
c
abc
iα αβ
FDP
iβ
ia
ib
ic
abc
θ
z-1
Tz
SSMT
θ
R
Układ wektorowej regulacji prądu z regulatorami histerezowymi prądów
fazowych
iqz
iβ z
d-q
iAz
α-β
iBz
idz
α-β
iαz
abc
iA
iCz
iB
iC
sinΘ
cosΘ
PMSM
Układ regulacji prądu z dwupołoŜeniowymi regulatorami prądów
fazowych typu Delta
SA
SB
SC
iqz d-q
iβ z
idz
iα z
α-β
α-β
abc
iAz
iBz
iCz
S&H
iA
E
P
R
O
M
iB iC
sinΘ
cosΘ
PMSM
Struktura układu regulacji prędkości PMSM
z bezpośrednim sterowaniem momentem (DTC)
Ψsz
–
ωz
mz
–
Rω
SA
dΨs Tabela
dme
optymalnych
przełączeń
wektora
napięcia
Sb
Sc
–
UA UB UC
Ψs
me
Wyznaczanie
strumienia
i momentu
ω
γS
R
PMSM
Przebieg prędkości zadanej i rzeczywistej oraz prądu rzeczywistego w
osiach d i q
w układzie regulacji prędkości PMSM z czujnikiem (a)
podczas rozruchu i hamowania silnika
Układ sterowania BLDCM
zasilanego prądem o przebiegu prostokątnym
Przebiegi prądu silnika BLDCM zasilanego prądem
o przebiegu prostokątnym (o trapezoidalnej sem)