Állandó mágneses motorok szabályozásának matematikai modellezése
Állandó mágneses motorok szabályozásának matematikai modellezése
Tóth-Katona Tamás BSc IV. évf.
e-mail: tamastothkatona@gmail.com
Konzulensek: Dr. Budai Csaba
e-mail: budaicsaba@mogi.bme.hu
Dr. Stumpf Péter Pál
e-mail: stumpf @aut.bme.hu
Az állandó mágneses motorok szabályozási módszerei hasonlóak lehetnek egymáshoz, ennek oka a hasonló fizikai felépítésükből vagy hasonló fizikai jelenségeikből adódik. Ez megfigyelhető a DC és PMSM motorok szabályozásainak példáján keresztül.
Munkám során a DC motor folytonos idejű kaszkád szabályozását vizsgálom először. Kitérek az indukált feszültség fontosságára, vizsgálva, hogy milyen rendszerparaméterek esetén szükséges modellezése és hogyan változtatja meg a sebesség szabályozó tervezését, továbbá milyen paraméterválasztás mellett elhanyagolható az indukált feszültség hatása.
A DC motor vizsgálata során kapott eredmények felhasználhatóak a PMSM motor szabályozásához, mivel a PMSM motor mezőorietált szabályozásakor a rendszer nyomaték és fluxus szabályozása hasonló módon lesz modellezhető, mint a DC motor kaszkád szabályzása.
Az analóg rendszerek hátránya hogy, megvalósítása költségesebb, mint a legtöbb olcsó digitális megvalósítás. Ebből adódóan érdemes vizsgálni a diszkrét idejű szabályozó tervezését is és összehasonlítani a folytonos idejű szabályozással.
A diszkrét idejű szabályozás során a visszacsatolás adott idejű mintavételezéssel és a diszkrét PI szabályzók által adott beavatkozójel nulladrendű tartóként avatkozik be. A DC motor diszkrét idejű kaszkád szabályzása esetén a P-I stabilitási térképeket vizsgálom a mintavételezési idő függvényében, figyelembe véve, hogy a belső szabályzási hurok mintavételezési ideje tizede a külső szabályzási hurok mintavételezésének.
Numerikus számításokkal keresem a legnagyobb mintavételezési időt ami mellett az adott paraméterű DC motor még stabil működésű lehet, a leggyorsabb beálláshoz tartozó P-I értékeket a sebességszabályozó és az áramszabályozó huroknak egyaránt. Továbbá a kapott időállandókat összehasonlítom a folytonos idejű szabályzás időállandóival. Ugyanúgy, mint a folytonos idejű szabályzás esetén a módszertan felhasználható a PMSM motorok, ezen esetben diszkrét idejű mező orientált szabályozásában.
Az eddigiek során a szabályzási hurkokat ideálisnak tekintettem, tehát nem volt holtidő, ez azonban nem elhanyagolható jelenség hiszen a számítások feldolgozása, a mintavételezés mindidőt vesz igénybe, így létrejön holtidő.
A holtidő hatása is figyelembe vehető, a folytonos idejű szabályzásra és a diszkrét idejű szabályzásra nézve is. Általánosságban elmondható hogy a holtidő csökkenti a rendszer stabilitását. Ezzel összességében egy irányadó elemzést készítve a permanens mágneses motorok szabályozásáról.
