Identificarea Parametrilor în Stare Deconectată ai unui Invertor în Conexiune Inversă cu un Motor Electric

Abstract. Este prezentată o metodă de a determina parametri electrici ai unei surse tip invertor în conexiune inversă cu un motor electric. Mai întâi diferenţele dintre tensiunea de referinţă şi tensiunea actuală sunt analizate iar consecinţele pentru schemele de identificare sunt discutate. Ca rezultat este propusă o metodă prin care inductanţa mutuală şi alţi parametri sunt determinaţi separat. Un avantaj particular al acestei scheme este lipsa de vulnerabilitate faţă de erorile de tensiune ale invertorului. Consecinţa este că această schemă de identificare nu necesită fazarea detecţiei de tensiune ceea ce pare a fi o soluţie pentru sistemele de conducere ieftine.

1. INTRODUCERE

Pentru o ajustare optimă şi robustă a controllerelor orientate pe câmp pentru maşinile de inducţie (IM) cunoaşterea parametrilor mecanici şi electrici este indispensabilă(11). Unul din obiective este determinarea parametrilor electrici inclusiv a curbei de saturaţie pentru inductanţa mutuală cu o precizie suficientă pentru a permite realizarea următoarelor:

- sinteza modelului de control;

- alinierea modelului câmpului;

- alegerea punctului de operare pentru obţinerea unui moment de rotaţie optim şi a eficienţei în funcţionare.

Necesitatea de a minimiza costurile şi timpului folosit pentru acestea a dus către o soluţie self-commissioning. În acest caz, parametrii electrici sunt determinaţi într-o primă fază. Determinarea acestora este problematică deoarece aceştia nu pot fi determinaţi printr-un simplu test, cu o singura excepţie: un simplu curent continuu aplicat pe stator poate permite determinarea rezistentei electrice a acestuia.

Schemele moderne de identificare a parametrilor în starea deconectată trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe de bază:

- Stimularea maşinii de inducţie trebuie realizată prin intermediul invertorului;

- Din cauză că rotaţia în această fază este adesea nepermisă, parametrii trebuie determinaţi în starea de repaos a maşinii de inducţie;

- Starea de repaos sau a maşinii de inducţie conduce la următoarea cerinţă: maşina nu trebuie să producă nici un moment de rotaţie deoarece blocarea ei nu este de dorit;

- Toate testele trebuie să poată fi realizate folosind un minim de echipamente electrice şi electronice.

În afară de calculele care pot fi realizate pe baza datelor de pe plăcuţa de identificare a maşinii, schema de identificare necesită măsurarea defazajelor de curent şi tensiune. Voltajele admise pentru testare trebuie să fie foarte mici deoarece în stare de moment zero numai rezistenţa internă a statorului restricţionează curenţii de joasă frecvenţă.

Un sistem de control este de obicei echipat cu un detector de curent dar nu şi cu un detector de defazaj a tensiunilor, deoarece efectuarea acestui tip de măsurători este dificilă şi costisitoare. În cel mai bun caz, detecţia tensiunii în curent continuu poate fi asumată drept o caracteristică determinabilă şi preexistentă în cazul sistemelor de control ieftine.

Aceasta înseamnă că fazele tensiunilor trebuie estimate pornind de la valoarea cunoscută a tensiunii continue şi a valorii de referinţă pentru ciclii de lucru ai tranzistorilor invertorului. Dacă faza este determinată pe baza curenţilor de comutare ai tranzistorilor de ieşire, nu va putea fi determinat cu precizie defazajul tensiunilor.

În mod particular, în cazul când acestea sunt mici, erorile pot fi foarte mari neputând fi neglijate. Prin urmare identificarea corectă a defazajului poate fi compromisă.

Din aceste motive majoritatea schemelor de identificare necesită echipament de măsurare a defazajului de tensiuni care poate fi foarte costisitor (4), (7).

O posibilitate de a evita acest lucru este corectarea valorilor de referinţă ai curenţilor ciclilor de lucru folosind o curbă a erorilor (3), (5), (6). Curba trebuie redefinită pentru fiecare inversor în parte datorită variaţiilor timpilor de comutare ai tranzistorilor specifici acestuia.

În (2) este prezentată o metodă precisă de estimare ai pierderilor prin inducţie şi rezistenţa rotorului fără un detector de defazaj al tensiunilor şi fără măsurarea curbei de erori. Ideea care stă la baza acestei metode este ca erorile ciclilor de comutare ai invertorului produc o eroare în tensiune care depinde de defazajul curenţilor. Acest lucru înseamnă că există o funcţie reală care descrie acest fenomen.