Moottorimalliton skalaarisäätö

Abstract

Työssä tutkitaan nopeusanturittoman vaihtovirtakäytön skalaarisia ohjaus- ja säätömenetelmiä. Työn alussa esitetään perusteoriat taajuusmuuttajista ja oikosulkumoottoreista. Tämän jälkeen esitellään yleisimmin kirjallisuudessa esiintyneet skalaariohjaukset ja –säädöt. Vektorisäätöä ja erityisesti moottoriparametrien vaikutusta säädön toimivuuteen esitellään lyhyesti. Työn tavoitteena on ACS800 taajuusmuuttajan skalaarisäädön tutkiminen. ACS800:n nykyinen skalaarisäätö on liian sidoksissa vektorisäätöön, joten simulointien ja kirjallisuustutkimuksen tarkoituksena on täysin vektorisäädöstä eriytetyn skalaarisäädön kehitysmahdollisuuksien tutkiminen. Kirjallisuudessa esiintyneiden säätöjen avulla muodostetaan diskreettiaikainen toteutus skalaarisäädölle vaihtovirtakäytössä, jossa on käytössä virran ja välipiirijännitteen takaisinkytkentä. Säädettävää moottoria mallinnetaan jatkuvaaikaisella L-sijaiskytkennällä. Välipiirin mallinnus toimii myös jatkuva-aikaisena lukuun ottamatta välipiirin tasavirtakomponenttia, joka muodostetaan virran takaisinkytkennän ja PWM-modulaattorin kytkinasentojen avulla. Simuloinnin tarkoituksena on mallintaa skalaarisäädön suurimpia ongelmia, kuten virta- ja välijännitesäätöä. Tuloksista voidaan päätellä, että perussäädöt toimivat moitteettomasti, mutta erityisesti virtasäätöä tulisi kehittää.

This thesis deals with scalar control of speed sensorless AC-drive. The basis of thesis is a literature survey of different existing scalar controls. First, basics of frequency converters and induction motors are reviewed. After that most popular scalar controlling methods from literature are introduced. Vector control and especially motor parameters influence to control is studied. Goal of thesis is to study scalar control in ACS800 frequency converter. ACS800’s existing scalar control is too reliant to vector control. Aim of simulations and literary research is to study possibilities to form absolutely differentiate scalar control for ACS800. Encouraged by founded methods of controlling AC-drive without using motor model a new simulation model is created. Simulation model of system consists several blocks. Control, load and DC-link have each their own block. Thesis concentrate to study problems of control block, load and DC-link are studied generally. Controlled load is modelled by continuous time L-equivalent circuit. Dc-link modelling is also continuous time model with the exception of direct current component, which is formed function of switching positions and current feedback. Goal of thesis is to model different problems, which arise in frequency control, like problem of current and voltage control. Basic controls worked properly, but properties of current controller should be developed.