Servus,
ich beschäftige mich zur Zeit mit der indirekten Feldorientierten
Regelung und werde dazu bald ein Simulationsmodell erstellen.
In der verwendeten Software ist die PWM schon hinterlegt.
Dq0-transformations-"Blöcke" sind auch schon vorhanden.
Für mich gilt es jetzt "nur" noch, das inverse Maschinenmodell zu
bekommen.
Dazu mehrere Fragen:
1.)Um ein Wunschmoment vorzugeben, brauch ich ja eigentlich keine
Regelschleife.
--> Das Maschinenmodell berechnet ja aus den Strömen, WInkeln, Flüssen
die notwendige Spannung--> D.h. ich geb ein Moment ins Maschinenmodell,
und bekomme idealerweise eine Spannung heraus.
???
2.) Es müsste daher ja ein Drehzahlregelkreis langen, der nach dem
PI-Regler ein Moment vorgibt, dass im Maschinenmodell in die passende
Spannung umgewandelt???
3.) Annahme: Der Softwarehersteller verwendet das Maschinenmodell X,
kommt man dann mit dem inversen Maschinenmodell Y auch auf die richtigen
Spannungen??
GRuß
Wenn das sowas ist, was die Angelsachsen 'Space Vector Modulation'
nennen ?
2. Ja, der PI Regler wird ja als Sollwert die Drehzahl bekommen, und
dann versuchen die Motorspannung solange zu erhöhen , bis Ist = Soll
erreicht ist.
3. Gute Frage. Du wirst vermutlich mit P und I Faktoren experimentieren
müssen, denn jede Maschine hat andere V/RPM Kennlinien und träge Massen.
Oder hab ich was völlig mistverstanden ?
Salut Hermann,
> 1.)Um ein Wunschmoment vorzugeben, brauch ich ja eigentlich keine> Regelschleife.> --> Das Maschinenmodell berechnet ja aus den Strömen, WInkeln, Flüssen> die notwendige Spannung--> D.h. ich geb ein Moment ins Maschinenmodell,> und bekomme idealerweise eine Spannung heraus.> ???
Prinzipiell ja, wenn das Maschinenmodell etwas taugt ;-)
> 2.) Es müsste daher ja ein Drehzahlregelkreis langen, der nach dem> PI-Regler ein Moment vorgibt, dass im Maschinenmodell in die passende> Spannung umgewandelt???
Mittels der feldorientierten Regelung kannst Du Deine Asynchron- oder
Synchronmaschine so regeln, wie eine Gleichstromnebenschlußmaschine.
Guck' Dir doch einfach mal die Regelstruktur einer solchen
Gleichstrommaschine an.
> 3.) Annahme: Der Softwarehersteller verwendet das Maschinenmodell X,> kommt man dann mit dem inversen Maschinenmodell Y auch auf die richtigen> Spannungen??
Eine pauschale Antwort auf eine pauschale Frage: Wenn das
Maschinenmodell zu Deiner Maschine passt, also z.B. eine
permanentmagnetisch erregte Drehstrom-Synchronmaschine mit
Oberflächenmagneten, dann sollte dieses Modell, nach entsprechender
Parametrierung, auch mit Deiner Maschine arbeiten. Aber parametrieren
musst Du es, also Induktivitäten, Widerstände, Leerlauf-Spannung über
Drehzahl usw. Deines Motors eingeben. Evtl. errechnet sich das Modell
diese Parameter aus anderen Angaben, wie Nenndrehzahl, Nenndrehmoment,
Nennspannung usw. Dann besteht aber die Gefahr, dass die Werte nur für
die Maschinen der Hestellers wirklich gut passen.
Grüßle aus Stuttgart,
Volker.
Hi,
also etwas konkreter:
1.) Das Flussmodell besteht aus Gleichung im Anhang.
2.) Die ASM ist vom Hersteller modelliert und muss noch parametriert
werden.
3.) Die Stromregelung id iq parametrier ich nach Betragsoptimum.
4.) Die Raumzeigermodulation ist schon modelliert und muss nur noch über
die dq0-trafo mit den entsprechenden Spannungsraumzeigern versorgt
werden.
Meine Probleme:
Wie bekomm ich einen Startwert für id (Fluss), iq (Drehmoment)?
Gibt es dazu einen Leitfaden, bzw. kann man sich am Trafor-ESB der ASM
orientieren?
Wenn ich auf id und iq Stromsprünge draufgebe, müsste sich ja ein
gewisses Verhalten einstellen?
Feldschwächebereich soll vorerst nicht angefahren werden.
Wär super, wenn ihr mir da ein paar tips geben könnt.
gruß herminator
Hermann schrieb:> Wie bekomm ich einen Startwert für id (Fluss), iq (Drehmoment)?
Möchtest du das etwa ohne Strom-Messung machen? Also nur über eine
Modellrechnung eine Spannugn ausgeben?
Du könntest einfach mit 0 als Startwert anfangen. Das ist dann zwar
falsch, falls schon ein Strom fließt, aber auch jeder andere Startwert
kann falsch sein, wenn man keine Strommessung hat.
In der Praxis macht man das so, dass die Ströme gemesen und auf einen
vorgegebenen Strom-Sollwert geregelt werden. Darüber sitzt dann das
Modell, das aus dem Momentensollwert die Soll-Stöme vorgibt.
Mit einem zusätzlichen Modell wird der Rotor-Fluss modelliert. Hier hat
man auch das Problem, dass man mit irgend einem Startwert beginnen muss,
den man evtl. nicht kennt. Allerdings schwingt sich das relativ schnell
ein, die Rotor-Zeitkonstante ist recht kurz.
Hallo,
Hermann schrieb:> 2.) Die ASM (...)
Äh, ich komme von der PM-Synchronmaschine und kann Dir somit leider zu
Deinem konkreten Problem nichts aus der Praxis sagen...
> Wie bekomm ich einen Startwert für id (Fluss), iq (Drehmoment)?
Ich würde mich meinem Vorredner anschließen und von Null ausgehen.
Für mein physikalisches Verständnis musst Du, bevor die ASM anlaufen
kann, erst den Rotorfluss aufbauen. Also würde ich zuerst id ansteigen
lassen und dann iq gemäß des gewüschten Drehmoments vorgeben.
Hi, tausend dank für die Antworten.
Hmm, natürlich ist eine Strommessung dabei. Indirekte Feldorientierung
ist ja, wenn man Strom und mechanische Drehzahl misst.
Direkte Feldorientierung wär alles über einen Beobachter, oder ein
Motormodell zu machen.
Ich werde morgen mal noch ein Bild liefern.
Welche Daten brauch ich, um einen Stromsollwert berechnen zu können?
Welche Formel kann man dazu verwenden??
Hallo Hermann,
Hermann schrieb:> Welche Daten brauch ich, um einen Stromsollwert berechnen zu können?> Welche Formel kann man dazu verwenden??
Rotorfluss und iq bilden Dir Dein Drehmoment. Frag' mich aber nicht, wie
Du es aus Deinen Modellparametern berechnen kannst.
Wenn keine Feldschwächung gewünscht ist (also die Nenndrehzahl der
Maschine nicht überschritten werden soll), dann würde ich pragmatisch
vorgehen und id auf das 1/Wurzel(2)-fache des Nennstromes der Maschine
einstellen und iq entsprechend des gewünschten Drehmoments wählen. Damit
sollte stets genug Rotorfluss vorhanden sein, um eine hohe Dynamik der
Maschine zu ermöglichen.
Wenn Dein Ziel ein hoher Wirkungsgrad ist, dann würde ich iq und id
gleich groß wählen, also, wenn weniger als das Nennmoment gefordert
wird, auch id reduzieren.
Aber, wie gesagt, alle Aussagen ohne praktische Erfahrung, nur als
Diskussionsgrundlage ;-)
Gruß,
Volker.
Hermann schrieb:> Welche Daten brauch ich, um einen Stromsollwert berechnen zu können?> Welche Formel kann man dazu verwenden??
Theoretisch gibt es dafür Formeln, in der Praxis geht es em einfachsten
mit einer Kennlinie bzw. einem Kennfeld, das abhängig von Drehzahl und
Drehmoment den benötigten D- und Q-Strom und Frequenz ausgibt.
Dieses Kennfeld kann man z.B. durch Messungen ermitteln wenn man einen
geeigneten Prüfstand hat. Oder alternativ durch eine Simulation.
Üblicherweise bekommt man dieses Kennfeld vom Motorhersteller bzw. vom
Konstrukteur des Motors.
Vor allem bei Motoren, die auf eine hohe Leistungsdichte optimiert sind,
sind diese Kennlinien sehr nichtlinear, so dass man das mit Formeln
nicht mehr sinnvoll handhaben kann. Bei einfachen Standard-Motoren geht
es auch über eine Formel.
Hier ist eine recht ausfühliche Application Note, in der wird
beschrieben, wie man eine feldorientierte Regelung mit relativ einfachen
Formeln machen kann:
www.ti.com/lit/an/bpra076/bpra076.pdf
Schau dir das mal an, damit sollten die meisten deiner Fragen geklört
sein.
Hi,
also heut hab ich wieder den ganzen Tag rumgetan.
Dieses doofe Strommodell.
Ich möchte eigentlich nur ein Momentensprung auf die Strecke geben. Das
Moment kann man ja mit der Drehmomentformel dann in einen Stromsollwert
umwandeln.
Hab ich gemacht. Was aber fürs Strommodell für mich irgendwie nicht klar
ist. Nimmt man die Istwerte des gemessenen DQ-Stromes oder die Sollwerte
des vorgegebenen DQ-Stromes?
Bei meiner Simulation dreht sich die Maschine nur, wenn ich die
Sollwerte id,iq ins Strommodell gebe. SObald ich die Istwerte eingebe,
dreht sich die Maschine nicht mehr, da id und iq total klein sind.
Oder hab ich da nen Umwandlungsfehler?
oder hinsichtlich dq0-trafo und sollwerte, istwerte nen Denkfehler?
Danke, ich hoffe und bin mr sicher, dass ihr klüger seid.
Hallo Hermann,
Nur nochmal zu meinem Verständnis: Du hast ein Maschinenmodell, das Dir
den an die Maschine anzulegenden Spannungsvektor berechnen soll --
richtig?
Und dieses Modell kennt den augenblicklichen Fluss in der Maschine und
das augenblickliche Drehmoment -- richtig?
Dann würde ich jetzt vermuten, dass Du dieses Modell mit den Soll-Werten
der Ströme füttern musst, da der Ist-Wert von Id ja bereits im Fluss der
Maschine steckt und der von Iq im Drehmoment.
Hi Volker,
Die Formel von oben ist praktisch ja das Maschinenmodell. Das Modell
berechnet aus den Strömen id und iq den Fluss sowie den fortlaufenden
Winkel, der ja an der dq0-trafo gebraucht wird.
Jetzt ist eben die Frage, ob id und iq Sollwerte oder istwerte sein
müssen.
Mir ist auch vorher aufgefallen, dass leider bei der Rücktransformation
keine Gleichgrößen rauskommen, sondern auch ne wechselgröße anderer
Frequenz.
Im Moment gebe ich in das Maschinenmodell id und iq als Sollwerte. Bei
der Rücktransformation kommen aber leider Wechselgrößen raus. Dieses
Strommodell ist aber definitv richtig, da ich s schon an mehreren
Stellen gesehen habe.
Die Spannung gibt ja dann der PI-Stromregler aus.
Aber diese Spannung ist ja die Streckenverstärkung von Spannung
PI-regler zu Strom nach der Raumzeigermodulation (glaub ich).
Gruß
Hallo Hermann,
> Die Formel von oben ist praktisch ja das Maschinenmodell. Das Modell> berechnet aus den Strömen id und iq den Fluss sowie den fortlaufenden> Winkel, der ja an der dq0-trafo gebraucht wird.
OK, soweit einverstanden. Das ist das Modell für den Rotorfluss. Aber
damit natürlich noch kein vollständiges Maschinenmodell, denn Dich
interessiert ja eigentlich nicht der Fluss in der Maschine sondern deren
Drehmoment.
> Jetzt ist eben die Frage, ob id und iq Sollwerte oder istwerte sein> müssen.
Für die Berechnung des Rotorflusses musst Du definitiv die Ist-Werte
eingeben. Die Soll-Werte existieren ja noch garnicht.
Was ich jetzt absolut nicht verstehe, ist, was Du dann mit dem
Rotorfluss anstellst. Gut, dessen Lage wird für die Achsentransformation
benötigt. Aber was machst Du mit dem Betrag des Flusses?
Ich würde jetzt erwarten, dass Du über das Soll-Moment die Soll-Werte
von Id und Iq ermittelst.
Jetzt würde ich ein weiteres Modell erwarten, welches aus dem Rotorfluss
(== induziertes Drehspannungssystem) und den Ist- und Sollwerten der
Ströme den neuen Spannungsvektor errechnet. Ich verstehe nicht wirklich,
wie das ein Regler lösen soll? Aber, wie gesagt, ich kenne das Problem
nicht aus eigener Erfahrung bzw. aus der Praxis.
> Mir ist auch vorher aufgefallen, dass leider bei der Rücktransformation> keine Gleichgrößen rauskommen, sondern auch ne wechselgröße anderer> Frequenz.
Von welcher Größe redest Du jetzt?
> Im Moment gebe ich in das Maschinenmodell id und iq als Sollwerte. Bei> der Rücktransformation kommen aber leider Wechselgrößen raus. Dieses> Strommodell ist aber definitv richtig, da ich s schon an mehreren> Stellen gesehen habe.
Das kann ich mir physikalisch nicht vorstellen.
Das Prinzip der ASM ist m.E. wie folgt: Id baut den Rotorfluss auf oder
ab und Iq bildet mit diesem das Drehmoment. Der Rotor bewegt sich, aber
der Fluss läuft nicht mit der mechanischen Rotor-Frequenz um, sondern
asynchron.
Dann ist die Regelungsstrategie nach meinem Verständnis die folgende:
1. Ist-Vektor des Rotorflusses bestimmen
2. Ständerströme auf d/q-System (Rotor) transformieren
3. Aus Soll-Moment neuen Sollwert von Iq berechnen (Drehmoment-Regler)
4. Entsprechend der Führungsstrategie der Maschine Id korrigieren
(langsam)
5. Aus Flussvektor, Ist- und Soll-Strömen den Spannungsvektor berechen
6. Spannungsvektor in den Stator transformieren
7. Neues Schaltmuster der Umrichterbrück errechnen.
Der Drehmoment-Regler greift m.E. nur in Schritt 3 ein und hat nichts
mit irgendwelchen Maschinenmodellen oder Achsentransformationen zu tun.
Wichtig ist vielleicht noch folgendes zum Verständnis der ASM: Die
Zeitkonstante des Rotorflusses ist sehr groß. Also kann dieser zwischen
zwei Reglertakten als konstant angesehen werden. M.E. brauchst Du zwei
Regler, einen sehr schnellen für Id, mit dem Du das Drehmoment führst
(Dynamik!) und einen langsamen für Id, der den Rotorfluss führt, genau
so, wie bei der Gleichstrom-Nebenschlussmaschine Ankerstromregler und
Feldstromregler.
Grüßle,
Volker.
Volker Bosch schrieb:> M.E. brauchst Du zwei> Regler, einen sehr schnellen für Id, mit dem Du das Drehmoment führst> (Dynamik!) und einen langsamen für Id, der den Rotorfluss führt, genau> so, wie bei der Gleichstrom-Nebenschlussmaschine Ankerstromregler und> Feldstromregler.
Ich würde das etwas anders formulieren:
Der schnellste Regelkreis wird für die Stromregelung (Id, Iq) gebraucht.
Dieser Regler hat die Aufgabe, den Ist-Strom gleich dem Soll-Strom zu
machen.
Überlagert gibt es eine Modell für den Rotorfluss, das wesentlich
langsamer arbeitet. Zum besseren Verständnis kann man hier annehmen,
dass in der Stator-Wicklung Soll- und Ist-Wert für Id nd Iq gleich sind,
der Stromregler also ideal arbeitet.
Und dann gibt es noch ein Modell bzw. eine Formel, die aus dem
Soll-Moment die Strom-Sollwerte für Id und Iq berechnet. Dabei ist der
Iq-Sollwert direkt proportional vom Soll-Moment abhängig, muss also
schnell berechnet werden.
Der Id-Sollwert hängt eher von der Drehzahl ab, aber je nach
Motorauslegung auch vom Drehmoment. Der Sollwert für Id sollte dabei
eher langsam geändert werden (Tiefpass-Filter); der Stromregler muss
aber auch den Id schnell nachregeln.
Hallo,
Für das Strommodell hier folgender Link, in dem auch die Erklärung für
die Sollwerte drin is.
http://www.srt.tu-darmstadt.de/fileadmin/edu/S3-de.pdf Seite 12
Danke für folgende Sequenz:
Volker Bosch schrieb:> 1. Ist-Vektor des Rotorflusses bestimmen
--> Dazu nehme ich das Strommodell her ( Soll oder Istwerte immer noch
nicht klar, da im obigen File ja die Sollwerte genommen werden.
Das Strommodell gibt den fortlaufenden Winkel des Rotorflusses auf der
d-achse an.
> 2. Ständerströme auf d/q-System (Rotor) transformieren
--> Du meinst wohl die Istwerte... Das ist von meinem verständnis aber
auch viel klarer. Aber wieder verweis ich auf obiges File.
> 3. Aus Soll-Moment neuen Sollwert von Iq berechnen (Drehmoment-Regler)
Die Formel für das Moment im Rotorflussorientierten Koordinatensystem
ist:
Formel (29) im obigen PDF. Dabei ist Psi 2A der Rotorfluss und i1B=iq,
damit hab ich die Beziehung zwischen Drehmoment vorgabe und Strom auf
der q-achse.
4.) id und iq werden nun zurücktransformiert ins ständerfeste
Koordinatensystem.
Da die PWM ja Spannungen benötigt muss ich irgendwie ( Keine Ahnung) die
Ströme id und iq in Spannungen umrechnen. ????
Hier noch zum Verständis. Ich möchte noch KEINE Stromregelung haben. Ich
möchte einfach einen Sollwert fürs Moment vorgeben ( der in einem
Sollwert iq resultiert).
Die Sollwerte für id und iq muss ich jetzt eben in einen Spannungsvektor
verwandeln ( wie??), um damit die PWM zu füttern.
--> Leider funktioniert die Rücktransformation nicht in meinem Modell,
d.h. im bekomme keine Gleichgrößen nach Transformation des Ist-Ströme.
Laut TU Darmstadt hab ich dann die Sollwerte fürs Strommodell genommen
und einen "Sollwinkel" berechnet, mit dem ich die dq0 trafo füttere.
Danke schon mal für eure Hilfe, is echt super!
greez
Hallo Herrmann,
Herrmann schrieb:> Für das Strommodell hier folgender Link, in dem auch die Erklärung für> die Sollwerte drin is.> http://www.srt.tu-darmstadt.de/fileadmin/edu/S3-de.pdf Seite 12
Interessant. Von der Theorie her macht das in meinen Augen keinen Sinn,
bzw. erinnert mich an die Geschichten von Münchhausen (der sich an den
Haaren selbst aus dem Sumpf zog): Wie soll ich den den Strom regeln,
wenn ich annehme, dass dieser bereits fließt?
Nach längerem Nachdenken könnte es aber doch sinnvoll sein, wenn die
AD-Umsetzung des Strom-Ist-Werts bezogen auf den Reglertakt
vergleichsweise lang dauert, evtl. in Folge eines Tiefpass- bzw.
Glättungsfilters.
> Da die PWM ja Spannungen benötigt muss ich irgendwie ( Keine Ahnung) die> Ströme id und iq in Spannungen umrechnen. ????
Nein, ich würde mir ausrechnen, welchen Spannungsvektor ich anlegen
muss, um den gewüschten Strom innerhalb eines Reglertakts zu erzwingen
und dazu benötigst Du m.E. ein paasendes Maschinenmodell.
Unter der Annahme, dass der berechnete Fluss gleich der Flussverkettung
Psi in der Statorwicklung ist, kannst Du ganz einfach die in der
Wicklung induzierte Spannung berechnen:
u = w * d Psi / dt
Da Dein System keine höhere Zeitauflösung als den Reglertakt delta t
kennt, ist Dein d Psi ganz einfach die Änderung des Flusses ziwschen
zwei Reglertakten, also d Psi ~ delta Psi = Psi(n) - Psi(n-1) und dt ist
gleich delta t.
Wenn Du den Antrieb als einfaches Modell, bestehend aus externer
Spannungsquelle (Umrichter), interner Spannungsquelle (induzierte
Spannung), ohmschen Wicklungswiderstand und Induktivität betrachtst,
dann kannst Du Dir berechnen, welche Spannung UL für einen Reglertakt an
der Indukiviät anliegen muss, um in Ihr eine Stromänderung delta I zu
erzeugen. Ansatz: UL = L dI/dt -> UL = L delta I/delta t
Also mein Ansatz wäre folgender:
1. Transformiere die Strom-Sollwerte in das Ständersystem
2. Berechne aus dem Fluss den Spannungsvektor und transformiere ihn
ebenfalls in das Statorsystem.
Berechne Dir in jedem Strang die erforderliche Stromänderung delta I,
die benötigt wird, um den gewüschten Sollwert zu erreichen, indem Du vom
Sollwert den gemessenen Ist-Wert subtrahierts.
Mit dem delta I berechnest Du die Spannung UL, die an der Induktivität
des jeweiligen Strangs anliegen muss.
Zu UL addierst Du den ohmschen Spannungsabfall, also das Produkt aus
ohmschen Widerstand und Ist-Strom, sowie die induzierte Spannung.
Und diese Summen-Spannung muss nun der Umrichter an genau diesen Strang
anlegen.
Evtl. wäre es noch sinnvoll die Knotenregel einzuhalten, d.h. die Summe
aller Ströme muss 0 sein (damit muss auch die Summe aller dI/dt == 0
sein und damit hier auch die Summe aller delta I == 0.
> Hier noch zum Verständis. Ich möchte noch KEINE Stromregelung haben.
Eine echte Stromregleung erachte ich auch nicht für sinnvoll. Damit die
eine ausreichende Dynamik bekommt, benötigt sie eine hohe Stellreserve
in der Spannung, was m.E. gegen einen guten Wirkungsgrad des Antriebs
spricht.
> Danke schon mal für eure Hilfe, is echt super!
Gerne, ich lerne hier auch noch einiges, zumal ich mir das noch nie im
Detail überlegt habe.
Grüßle,
Volker.
Hi Volker,
deine Antwort hat mich auch zum Grübeln gebracht. Ich hab daraufhin in
dem Simulator folgende Geschichte aufgebaut.
1.) Ich habe schon einen fertigen Block zur SVPWM
2.) Ich habe schon nen fertigen Block für die Asynchronmaschine
3.) Und einen für die dq0-trafo hin und zurück
Damit hab ich jetzt folgendes angestellt:
1.) Ich habe zwei beliebige Stromgrößen id und iq als konstante quelle
angegeben.
Diesen id und iq hab ich dann jeweils mit meiner RL-Last sqrt(2)\45°
multipliziert. So erhalte ich ja die Spannung.
Diese Spannung hab ich mithilfe der dq0-trafo in abc Koordinaten
verwandelt.
--> Den Winkel hab ich über einen Rampe mit der Steigung 50 Hz angegeben
( 18000 Grad pro Sekunde).
Diese Wechselgrößen schicke in die PWM und bekomme sie dann an meiner
RL-Last zu sehen.
Da ich ja in meinen Konstant blöcken einen Strom vorgegeben habe, messe
ich dann in jeder Phase den Strom und transformiere diesen wieder ins
dq0-System mit dem Winkel 18000Grad/sek.
Wenn ich jetzt den Betrag der d und q KOmponente bilde, komm ich genau
wieder auf den Betrag, den ich in den Konstant Blöcken vorgegeben habe.
Das passt also und ist auch verständlich.
Was allerdings komisch ist ( oder ich verstehs nicht ) ist der
Phasenwinkel.
Daher die Fragen:
Stellt sich bei der Berechnung des Spannungsvektors für die SVPWM der
Strom der Last automatisch ein oder kann man den noch irgendwie
beeinflussen?
Wenn ich die Stromkomponenten d und q definier erhalte ich einen Betrag
und eine Phase. Die gemessenen Stromkomponenten haben zwar den gleichen
Betrag wie definiert, aber die Phase stimmt hinten und vorn nicht.
Wie addiert man bei einer Phasenverschiebung des Stroms ggüber der
Spannung von -45Grad (ohmsch induktiv) die Winkel im dq0-System, um dort
auf den resultierenden winkel zu kommen.
d.h.z.B. 45 Grad Phasenverschiebung I,U + 10 Grad (winkel im
dq0-System).
Wie fließt die Phasenlage zwischen Strom und Spannung IM dq0-system in
die Berechnung der Winkel ein?
Gruß
ps.: ich hoff, des is nicht zu kompliziert erklärt :-)
Hallo Herrmann,
Herrmann schrieb:> 1.) Ich habe zwei beliebige Stromgrößen id und iq als konstante quelle> angegeben.> Diesen id und iq hab ich dann jeweils mit meiner RL-Last sqrt(2)\45°> multipliziert. So erhalte ich ja die Spannung.
Nein! Über R erhälst Du nur die Verluste in der Maschine (in der
Induktivität wird keinerlei Leistung umgesetzt).
Um mit der el. Maschine el. Leistung in mechanische umzusetzen, muss
durch eine äußere Quelle ein Strom in die Maschine eingespeist werden,
der gegen die in der Wicklung induzierte Spannung fließt und dabei
Leistung umsetzt. Diese Leistung ist in guter Näherung die mech.
abgegebene Leistung. Und genau diese Spannungsquelle beeinflusst die
anzulegende Klemmenspannung. Sie muss also bekannt sein, um das
einzustellende Tastverhältnis der Umrichterbrücke zu ermitteln.
Ich habe den Eindruck, dass bei Deiner Betrachtung diese induzierte
Spannung nicht auftaucht. Sie lässt sich, wie bereits gesagt, ganz
einfach berechnen, wenn man den räumlichen (und zeitlichen) Verlauf des
magn. Flusses kennt, der mit der Statorwicklung verkettet ist
(Induktionsgesetz).
In diesem Fluss steckt auch schon die Hauptinduktivität der Maschine. Es
fehlt also nur noch die Streuinduktivität, die p.D. nicht mit dem
Rotorfluss verkettet ist.
Gruß,
Volker.
HI Volker,
ich hatte mich falsch ausgedrückt. Ich habe hinten keine
Asynchronmaschine dran hängen sondern pro phase R+L--> also nen rein
passiven ohmsch induktiven Widerstand.
-->und bei dieser Rein passiven Geschichte kann ich dann einfach I*Z=U
machen.
Der Sollstrom im dq-System kommt nach der SVPWM an der Strommessung nach
Betragsbildung auch wieder raus.
Bei der Asynchronmaschine muss man dann wohl noch die Gegenspannung (die
durch den Schlupf induziert wird) mit berücksichtigen.
Gruß
Hallo Herrmann,
Herrmann schrieb:> (...) Ich habe hinten keine> Asynchronmaschine dran hängen sondern pro phase R+L--> also nen rein> passiven ohmsch induktiven Widerstand.
OK. Verstanden.
> -->und bei dieser Rein passiven Geschichte kann ich dann einfach I*Z=U> machen.
Einverstanden.
> Der Sollstrom im dq-System kommt nach der SVPWM an der Strommessung nach> Betragsbildung auch wieder raus.
Schön :-)
> Bei der Asynchronmaschine muss man dann wohl noch die Gegenspannung (die> durch den Schlupf induziert wird) mit berücksichtigen.
Nicht durch den Schlupf. Der Fluss in der Maschine induziert eine
Spannung in der Wicklung. Das gilt für jede elektrische Maschine.
Du Deinem Posting vom 10.12.2011 11:50
> 1.) Ich habe zwei beliebige Stromgrößen id und iq als konstante quelle> angegeben.> Diesen id und iq hab ich dann jeweils mit meiner RL-Last sqrt(2)\45°> multipliziert. So erhalte ich ja die Spannung.
Einverstanden.
> Diese Spannung hab ich mithilfe der dq0-trafo in abc Koordinaten> verwandelt.> --> Den Winkel hab ich über einen Rampe mit der Steigung 50 Hz angegeben> ( 18000 Grad pro Sekunde).
OK.
> Diese Wechselgrößen schicke in die PWM und bekomme sie dann an meiner> RL-Last zu sehen.
Wie machst Du das genau? Ich hätte jetzt gesagt, dass ein
Pulsweitenmodulator lediglich eine konstante Spannung ausgeben kann,
also ibs. keine Wechselspannung.
Ich hätte eher vermutet, dass es die Aufgabe des Stromreglers ist, eine
Wechselgröße zu erzeugen, indem er mit jedem Reglertakt einen neuen
Spannungswert ausgibt.
Ich würde also zu jedem Reglertakt die Transformation in das
Statorsystem durchführen, dort die drei Augenblickswerte der
einzustellenden Umrichter-Ausgangsspannung berechen und diese genau für
einen Reglertakt als drei (Gleich-)Spannungen an die Maschine anlegen --
oder anders formuliert: Für jeden Reglertakt wird ein
Spannungsraumzeiger berechnet und konstant an die Maschine angelegt.
> Stellt sich bei der Berechnung des Spannungsvektors für die SVPWM der> Strom der Last automatisch ein oder kann man den noch irgendwie> beeinflussen?
Ich würde jetzt sagen, dass es die Aufgabe des Stromreglers ist, die
Umrichter-Spannung, bzw. die drei Tastverhältnisse über die Zeit so
einzustellen, dass sich statorseitig das gewünschte Drehstromsystem und
damt rotorseitig das gewünschte Zweiphasensystem ergibt.
> Wie fließt die Phasenlage zwischen Strom und Spannung IM dq0-system in> die Berechnung der Winkel ein?
Ich würde lediglich die Augenblickswerte zu jedem Reglertakt betrachten
und diese wie Gleichgrößen behandeln -- schließlich ist das
Tastverhältnis ja auch bloß eine Gleichspannung, es hat keinerlei
Phaseninformation. Erst der Regler macht daraus ein Drehspannungsystem.
Aber vielleicht denke ich zu sehr in echter Hardware.
Was bekommt denn Dein Space-Vektor-Pulsweitenmodulator-Kästchen an
Eingangssignalen? Kann das "Kästchen" autonom ein echtes
Drehspannungssystem erzeugen oder legt es, wie ich es jetzt von der
Hardwareseite vermuten würde, genau einen Spannungsraumzeiger an die
Maschine, also drei konstante (bzw. puslweitenmodulierte)
Gleichspannungen?
Grüßle,
Volker.
Hi Volker,
wäre natürlich schön, wenn ich auch praktisch denken könnte. Aber ich
hab mit der Theorie noch so meine Bedenken :-).
Zu deinen Antworten:
6
Volker Bosch schrieb:> Wie machst Du das genau? Ich hätte jetzt gesagt, dass ein> Pulsweitenmodulator lediglich eine konstante Spannung ausgeben kann,> also ibs. keine Wechselspannung.
Dieser PWM Block ist ein Model zur Regelung der PWM. Der Block generiert
am Ausgang die duty-cycle signale für die Leistungsschalter. Als Eingang
hat der Block die Zwischenkreisspannung und die Sollspannungen der
Phasen a,b,c.
--> Im Endeffekt kann man das wohl mit dem in der Praxis eingesetzten
Controller vergleichen, der die Leistungsschalter mittels SVPWM
ansteuert.
--> Weiteres Merkmal: Die Totzeit der Leistungselektronik wird nicht in
Betracht gezogen.
nochmals einfach (Zur Funktion des Blocks):
Ich generier mir 3 120 Grad verschobene Sinusquellen mit Amplitude und
Frequenz und schließ diese an den Eingang dieses Blocks an.
Die Duty-Cycle Anschlüsse der Ausgänge schließ ich dann an die
entsprechenden Leistungsschalter an ( Sind als Averaged Switches
ausgeführt). Nach den Leistungsschaltern kann ich dann am von mir
definierten RL-Verbraucher wieder die Spannung messen, die ich in den
PWM Block als "Sollwert" gegeben hab.
Volker Bosch schrieb:> Ich würde jetzt sagen, dass es die Aufgabe des Stromreglers ist, die> Umrichter-Spannung, bzw. die drei Tastverhältnisse über die Zeit so> einzustellen, dass sich statorseitig das gewünschte Drehstromsystem und> damt rotorseitig das gewünschte Zweiphasensystem ergibt.
Die SOllspannungen am Eingang des Blocks generier ich mithilfe der
dq0^-1-trafo. Der Pi-regler liefert jeweils auf d und q achse die
Spannung die dann ins 3phasige System zurücktransformiert werden kann.
Wenn dann noch der Winkel bekannt ist ( will ich mit dem Strommodell der
ASM machen), kann ich wieder ins statorfeste System transformieren und
hab somit den passenden Eingang für die PWM.
Die Probleme sind ganz einfach, aber ich kriegs nicht hin:
1.) Bestimmung des Winkel aus Sollstrom id,iq und mechanischer
Istdrehzahl geht nicht. Mittlerweile hab ich eh kei Ahnung mehr , ob
Soll oder Istwerte bei id, iq und Drehzahl genommen werden.
2.) Eigentlich muss ich mir ja keine Gedanken darüber machen, wie die
Spannungen in der ASM berechnet werden. Das macht ja der PI-Regler.
3.) Muss eigentlich bei einer Vorgabe, also Sollwert von id und iq der
gemessene Strom am Verbraucher nach dq0-trafo wieder mit Betrag UND
Phase stimmen oder nur mit Betrag?
4.) In meinem einfachen Modell mit dieser RL-Last geb ich ja einfach nur
für den Winkel so eine Rampe vor und die Spannung ist auch klar. Was da
schon komisch ist, das meine Stromvorgabe id,iq (Sollwert mit Betrag und
Phase) dem gemessenen id,iq(Istwert mit BEtrag und Phase) NUR im Betrag
übereinstimmt. Die Phase zwischen d und q bekommt dann noch den Einfluss
der Phasenverschiebung zu spüren.
Puuh....also schon interessant das ganze Zeug, aber auch nicht trivial.
Gruaß und scho mal dankscheee fürs Antworten!
Hallo Herrmann,
ich befürchte, ich kann Dir bei Deinen Fragen zu den Simulationsmodellen
nicht weiterhelfen, da ich diese nicht kenne.
Herrmann schrieb:> Die Probleme sind ganz einfach, aber ich kriegs nicht hin:>> 1.) Bestimmung des Winkel aus Sollstrom id,iq und mechanischer> Istdrehzahl geht nicht. Mittlerweile hab ich eh kei Ahnung mehr , ob> Soll oder Istwerte bei id, iq und Drehzahl genommen werden.
Ich würde behaupten, dass Id und Iq Gleichströme sind. Erst wenn Du sie
in den Stator zurücktransformierts werden Drehstromsysteme daraus. Und
für die Transformation solltest Du nicht die Drehzahl sondern den
aktuellen Winkel des Flussvektors, bezogen auf den Stator, verwenden.
> 2.) Eigentlich muss ich mir ja keine Gedanken darüber machen, wie die> Spannungen in der ASM berechnet werden. Das macht ja der PI-Regler.
Ich befürchte, dass genau da das Problem liegt. Niemand weiß was dieser
Regler macht. Ich kann nur vage Vermutungen aufstellen, die uns hier
aber offensichtlich nicht weiterbringen.
Ich habe versucht, das physikalische Prinzip eine feldorientiert
geregelten ASM zu erläutern. In die von Dir verwendeten
Simulationsmodelle kann ich nicht hineingucken (ich habe Probleme damit,
wenn mir ein Stückchen Software die reale Welt in ein paar nichtssagenen
Kästchen versteckt ;-)
> 3.) Muss eigentlich bei einer Vorgabe, also Sollwert von id und iq der> gemessene Strom am Verbraucher nach dq0-trafo wieder mit Betrag UND> Phase stimmen oder nur mit Betrag?
Meiner Meinung nach sind Id und Iq Gleichströme, die aber nur für den
Augenblick des betrachteten Reglertaktes gelten (Wenn Iq eine
Phasenverschiebung aufweisen würde, dann wäre das kein Iq mehr. Das q
steht dafür, dass diese Komponente senkrecht auf dem Flussvektor steht
und damit genau diese Phasenlage aufweist). Im nächsten Takt können die
Beträge von Id und Iq jedoch schon wieder ganz anders sein.
Grüßle,
Volker.
Herrmann schrieb:> Für das Strommodell hier folgender Link, in dem auch die Erklärung für> die Sollwerte drin is.> http://www.srt.tu-darmstadt.de/fileadmin/edu/S3-de.pdf Seite 12
Das ist nicht das Strom Modell der Maschine, dieses Modell zeigt dir nur
wie du den Winkel aus den Istwerten bekommst. Den Winkel brauchst du
dann für dei Transformation.
Da du nur die Drehzahl von der Mschine bekommst, kanst du auch erst die
Drehzahlen addieren und danach erst Integrieren um den Winkel zu
bekommen.
Der Ausgangswinkel ist dabei erst einmal egal da es ja eine ASM ist.
Psi 2A ist in diesem Fall Proportional zu Id. Dann musst du nur noch
dein Moment aus den Strömen berechnen und Machinen parameter in dq0
berechnen und vom Sollwert abziehen, die Differenz geht dann auf den
Stromregler (Der Strom macht das Moment) der dann einen Stromsollwert
für Iq rausgibt der zurück ins 3-phasige System transformiert wird.
Das problem ist Id bzw der Rotorfluss da der Sollwert nicht ganz so
einfach zu bestimmen ist. Vom Sollwert wird dann aber auch Id ist
subtrahiert und der Regler liefert den neuen Id der zurück transformiert
wird.
Die Stromsollwerte im 3pahsigem gibst du dann auf die PWM, die die
entsprechenden Spannungszeiger an die Maschine anlegt.
Hi Armin,
Armin schrieb:> Das ist nicht das Strom Modell der Maschine, dieses Modell zeigt dir nur> wie du den Winkel aus den Istwerten bekommst. Den Winkel brauchst du> dann für dei Transformation.
Das Modell heißt auch in der Literatur oft gesehen, strommodell, auch
angehängt.
Armin schrieb:> Das problem ist Id bzw der Rotorfluss da der Sollwert nicht ganz so> einfach zu bestimmen ist.
Der Sollwert Id ist doch einfach zu bestimmen, dividier für diesen
Sollwert einfach nur durch die Hauptinduktivität.
Den Strom Iq bestimmt man aus der Drehmomentformel
(Sollwertbestimmung.png).
Aus Rotorfluss.png ( Formel aus Dierk Schröder / Elektrische Antriebe)
hast du das am Rotorfluss-orientierte Koordinatensystem.
Die dritte Zeile stelle ich nach I1A um, und bekomme den Sollstrom auf
der q-achse.
Den Sollstrom der D-achse berechne ich einfach mittles der Division
durch die Hauptinduktivität.
UND JETZT eigentlich doch ganz billig ( so wie ich denk):
1.)Sollstrom id und iq sind bekannt
2.) Transformation ins statorfeste System
3.)Umrechnung mit u = w * d Psi / dt von id und iq in ud und uq????
4.)Betrag dieses Spannungsvektors in die PWM geben.
5.) Strom in allen drei phasen messen und ins dq0 transformieren
6.) Strommodell mit omega_mech, id,iq (istwerte ) bestimmen. Den Winkel
in die Trafo geben.
7.) Einen Momentensprung aufgeben, so dass sich der Drehwinkel über der
Zeit wie eine Parabel verhält ( Also eben beschleunigung mit einem
gewissen moment bei NULL Last