Диссертация (Методы и программные средства поддержки выбора решений на основе прямого и обратного нечеткого оценивания), страница 11

На рисунке 4.1. приведены диаграммы сигналов на входах и выходахблока преобразования Фурье.89U, Ва)Um, Вб)φ, радв)t, секРис. 4.1. Диаграммы мгновенного значения измерительной ЭДС (a), ее амплитуды (б) ифазы (в).ДляизмеренияфазыизмерительнойЭДСнамакетномобразцебездатчикового ВИП на ВИМ нанесена измерительная шкалашкала, по которойопределяется текущее угловое положении ротора (рисунокрисунок 4.2.), для измеренияфазы измерительной ЭДС используется однолучевой осциллограф,осциллогработающийврежимевнешнейсинхронизации.синхронизацииОсциллографполучаетсигналсинхронизации от источников измерительных токовтоков.

На вход осциллографаподается сигнал с выхода компаратора напряженийнапряжений, преобразующий сигналпервой гармоники измерительной ЭДС в последовательностьледовательность импульсов. Пофазовому сдвигу фронта импульса определяется фазовый сдвиг фазыизмерительной ЭДСЭДС, как показано на рисунке 4.3.Рис 4.2.. Шкала измерения положения ротора.Рис.90Рис 4.3. Изменение фазы измерительной ЭДС при изменении углового положения ротораВИМРезультаты измерения фазы измерительной ЭДС от углового положенияротора представлены на рисунках 4.4. – 4.5.На рисунке 4.4.а.

приведены зависимости фазы измерительной ЭДС отуглового положения ротора ВИМ при формировании измерительных потоков вразличных катушках ВИМ. На рисунке 4.4.б. приведены мгновенные значенияэлектромагнитныхмоментовприодиночнойкоммутацииобмотокификсированном силовом токе в фазной обмотке ВИМ. При этом выбор катушекдляформированиясиловыхиизмерительныхтоковсоответствуеткоммутационным диаграммам (см. приложение 2).

Для каждого из 3 состоянийкоммутации сняты зависимости фазы измерительной ЭДС и электромагнитногомомента ВИМ от углового положения ротора на диапазоне изменения угловогоположения ротора от 0 до2πэл.рад..91φ, эл.радφ, эл.рада)Θ,радΘ,,радМ, НмМ, Нмб)Θ,, эл.радФормирование токовСиловой ток:катушки фазы АИзмерительный ток:катушки фазы В и Сφ,, эл.радΘ,радМ, НмΘ, эл.радΘ, эл.радФормирование токовСиловой ток:катушки фазы ВИзмерительный ток:катушки фазы А и СФормирование токовСиловой ток:катушки фазы СИзмерительный ток:катушки фазы А и ВРис.

4.4. Зависимости фазы измерительной ЭДС (а) и электромагнитного момента (б) отуглового положения ротора ВИМ снятые с компьютерной модели..Снятые на макетном образце бездатчикового ВИПзависимости фазыизмерительной ЭДС от углового положения ротора при различных вариантахформирования измерительных потоков представлены на рисунке 4.5.Рис. 4.5. Семейство экспериментальных зависимостей фазы измерительной ЭДС отуглового положения ротора.92Снятые на макетном образце бездатчикового ВИП зависимости аналогичнызависимостям полученным в результате моделирования. Зависимости имеютодинаковый диапазон изменения фазы наведенной ЭДС (≈38.9 эл.град, 0,680эл.рад.). Но форма характеристик незначительно отличается, это связано с тем,что в компьютерной модели заложена синусоидальная зависимость магнитнойпроводимости от углового положения ротора.

В реальной же ВИМ зависимостьмагнитной проводимости от углового положения отличается от синусоиды.Стоит отметить, что снятые на макетном образце и компьютерной моделизависимости также имеют различное абсолютное значение фазы ЭДС, этоотличие вызвано тем, что в модели и макетном образце использовались разныеточки отчета. Точка отчета на макетном образце выбиралась исходя из удобстваизмерений, при минимальной фазе луч осциллографа останавливался такимобразом, что бы фронт сигнала с выхода компаратора проходил через точку(0,0), и при этом калибровалась измерительная шкала углового положения(значение текущего угла считалось нулевым) и далее начиналось измерение.Стоит отметить, что для измерения использовался однолучевой осциллограф,работающий в режиме внешней синхронизации.На макетном образце бездатчикового ВИП была исследована зависимостьфазы измерительной ЭДС от величины силового тока в рабочих обмотках.

Впроцессе измерения вал двигателя жестко фиксировался в различных угловыхположениях, и, при задании различной величины силового ток, отслеживалосьизменение фазы измерительной ЭДС.измерительныхтоковбылоПри этом формирование силовых иразнесенопространственновкатушки,принадлежащие разным фазным обмоткам. Исследования выявили, что связьмежду величиной силового тока и фазой измерительной ЭДС отсутствует вовсем диапазоне рабочих токов. В связи с чем, можно сделать вывод, что данныйметод идентификации углового положения не накладывает ограничения наработу силовой цепи питания ВИМ, и позволяет контролировать угловое93положение ротора с достаточной точностью при любых режимах работы ВИМ(двигательном, генераторном,генераторном торможении на выбеге).Исследование бездатчикового ВИП.4.2.После разработки и исследования метода бездатчиковой идентификацииуглового положения ротора ВИМ, была поставлена задача апробации иисследования совмещение в приделах ВИМ режима датчика угловых положенийи двигателя.ИсследованиебездатчиковбездатчиковогоуправленияВИМпроизводилисьнакомпьютерной модели и макетном образце бездатчикового ВИП в номинальномрежиме работы ВИМ,, при номинальных токахтоках, оборотах и нагрузке.Произведено исследование работы коммутатора, системы управления и ВИМ.На рисунке 4.6.

представлены диаграммы формирования силовых токов вобмотке, полученные на компьютерной модели, на рисунке 4.7 представленыФазнаяобмотка СФазнаяобмотка ВФазнаяобмотка Аосциллограммы формирования силовых токов, снятые на макетном образце.Рис. 4.6. Диаграмма формирования силовых токов в обмотках ВИМ.94Рис.4.7. Осциллограммы формирования силовых токов в обмотках ВИМНа рисунке 4.8.

представлены диаграммы формирования измерительныхтоков.Представленные диаграммы показывают соответствие предложенномуварианту коммутации и коммутационным диаграммам алгоритмов управления,реализованных в компьютерной имитационной модели и на макетном образцебездатчикового ВИП, представленным в приложениях: 1/3 цикла коммутациифазная обмотка ВИМ задействована в формировании электромагнитногомомента, через ее катушки протекают силовые токи; 1/3 цикла коммутации черезкатушки фазной обмотки протекает синусная составляющая квадратурногоизмерительного тока; 1/3 цикла коммутации через катушки фазной обмоткипротекает косинусная составляющая квадратурного измерительного тока.Isin(ωt)Icos(ωt)Isin(ωt)Icos(ωt)Icos(ωt)Isin(ωt)Фазная обмотка BФазная обмотка ВФазная обмотка А95Рис.

4.8. Диаграмма формирования измерительных токов в обмотках ВИМ.Так как, включением-отключениемвключениемсиловых ключей идет управлениеформированием силового токатока, то в диаграммах управления силовыми ключамиможно наблюдать ШИМ в рамках интервала включения силового ключа. Приэтом, ШИМ формируется только для нижних ключей, еслии отклонения тока отзаданного составляет 4%, для верхних и нижних ключей, если силовой ток вфазной обмотке превышает на 20% заданный. Это позволяет исключитьнеконтролируемый рост тока в фазной обмотке и обеспечить рекуперациюэнергии в сеть при переходе ВИМ в генераторныйераторный режим.режим Диаграммыформирования ШИМ представлены на рисунке 4.9.Фазнаяобмотка СФазнаяобмотка ВФазнаяобмотка А96Рис.

4.9. Диаграммы формирования ШИМ управлением тока.Одним из вариантов реализации бездатчиковой коммутации обмоток ВИМявляется реализация согласно варианту, представленному на рисунке 2.9.б. Вэтом случае коммутацию обмоток необходимо проводить в моменты времени,когда M>0 и при фиксированном моменте M A (Θ ) = M B (Θ ) или M B (Θ) = M C (Θ) , илиM C (Θ) = M B (Θ) .

В этом случае пульсации момента будут минимальны.минимальны Нарисунке 4.10. представлена зависимость фазы измерительной ЭДС от угловогоположения ротора полученная на компьютерной модели.модели При этом роторизменяет свое угловое положение на 2π эл.град. На данная характеристика именидентичный вид с характеристикой приведенной на рисунке 2.9.б.

Нахарактеристике после коммутации прослеживаются некоторые возмущения,которые связаны с переходнымпереходными процессами, возникающими в результатепереключения фазных обмоток.обмоток Данные возмущения обусловлены тем, чтоформирование силовых измерительных токов в одной из катушек начинаетсяраньше затухания силовых токовтоков.На рисунке 4.11. показана зависимость фазы измерительноймерительной ЭДС отуглового положения ротора при выполнении коммутации,коммутации полученная намакетном образце бездатчикового ВИП. Данная зависимость аналогичназависимости полученной на компьютерной модели, что показывает соответствиепараметров компьютерной имитационноймодели ВИМ и модели системы97управления параметрам реальной ВИМ.

Исходя из чегочего, можно сделать вывод ореализуемостиивозможностипрактическогоиспользованиявариантакоммутации обмоток ВИМВИМ, представленного на рисунке 2.9.б.,2.9.б в зависимости отфазы измерительной ЭДС.ЭДСφ, эл.рад.элΘ, эл.рад.эл.Рис. 4.10..Снятатя с компьютерной модели зависимостьависимость фазы измерительной ЭДС отуглового положения ротора при выполнении коммутации.Рис. 4.11.