Jump to content

    

Ограничение мощности

На рисунке показано как сделано ограничение сейчас, для упрощения скалярный случай, и ограничение только в положительную сторону. Черным цветом контур тока, красным ограничение мощности.

 

post-33778-1501518371_thumb.png

 

Проблема в том, что возникает дополнительная петля замыкающая ПИ регулятор из-за чего при некоторых условиях начинаются осцилляции.

 

Ток управляется ПИ регулятором, так что напряжение я не могу изменять в обход регулятора, это нарушит работу контура тока. Остается только управлять заданным током. Или как еще можно построить ограничение?

 

Спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Задержки цепей нужно понимать.

Очевидные пути простые:

- снижать коэффициент интегральной/пропорциональной составляющей

- добавлять диф. составляющую для компенсации задержек в контуре

- путь для гиков: создавать "умный" алгоритм, который определяет частоты и фазы колебаний на входе и выходе, соответственно корректирует коэффициенты ПИД-регулятора для подавления этих колебаний.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ток управляется ПИ регулятором, так что напряжение я не могу изменять в обход регулятора, это нарушит работу контура тока. Остается только управлять заданным током. Или как еще можно построить ограничение?

Делаете отдельный контур регулирования по мощности и сводите их вместе по или.

Share this post


Link to post
Share on other sites
На рисунке показано как сделано ограничение сейчас, для упрощения скалярный случай, и ограничение только в положительную сторону. Черным цветом контур тока, красным ограничение мощности.

 

post-33778-1501518371_thumb.png

 

Проблема в том, что возникает дополнительная петля замыкающая ПИ регулятор из-за чего при некоторых условиях начинаются осцилляции.

Вы бы для начала потрудились пояснить, что есть что, иначе непонятно.

Опишите эту петлю подробно, и её влияние, скажем, на интегратор PI регулятора.

 

Задержки цепей нужно понимать...
Да.

Задержка в петле регулирования является главным параметром, ограничивающим его качество.

Но тут система нелинейная, и нужно знать параметры объекта управления, чтоб придумать подходящую связь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вы бы для начала потрудились пояснить, что есть что, иначе непонятно.

Опишите эту петлю подробно, и её влияние, скажем, на интегратор PI регулятора.

 

Как показано на картинке петля ограничения мощности принимает на вход произведение тока и напряжения, а это есть вход и выход ПИ регулятора. Если произведение превышает некоторый порог, то заданный ток для ПИ регулятора урезается до максимально возможного при текущем напряжении. Контур мощности статичен, что на входе то на выходе, без переходного процесса. И этот контур соединяет вход ПИ регулятор с его выходом еще одной связью помимо объекта управления.

 

Видимо надо как-то придать контуру мощности динамические свойства, замедлить его.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Теперь возникла еще более сложная задача, регулировать величину ограничения мощности. То есть еще одна петля поверх уже двух имеющихся. Это нужно для ограничения напряжения звена постоянного тока при торможении (то есть цель - выйти в режим поддержания такого момента торможения при котором напряжение держится около предельно допустимого). Сложность в широком диапазоне возможных параметров системы. А я при этом не опираясь на какую либо теорию подбираю структуру и параметры регуляторов. Работающее решение удалось найти, но все же интересно как подобные ограничения реализуют другие. А найти ничего не получатся.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Обычно в звене постоянного тока ставят ключ и резистор последовательно с ним и "сжигают" лишнюю энергию на нём. Всё остальное это по сути снижение динамики привода. На приводах которые я видел в основном реализуется система ограничения мощности в зависимости от частоты сверх номинальных оборотов двигателя. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, sergeu said:

Обычно в звене постоянного тока ставят ключ и резистор последовательно с ним и "сжигают" лишнюю энергию на нём. Всё остальное это по сути снижение динамики привода. На приводах которые я видел в основном реализуется система ограничения мощности в зависимости от частоты сверх номинальных оборотов двигателя. 

Спорное утверждение.
Как раз без резистора  на повышении напряжения хорошая динамика и создается.
А резистор лишь для защиты, когда ресурс повышения напряжения исчерпан.
Но вместо резистора с худшим результатом можно просто коротнуть обмотки у мотора или остановить коммутацию и пропустить через двигатель постоянный ток.  

На винтовых приводах у подъемников с КПД около 40% я резистор даже не ставлю.
На ременных уже нужен обязательно, и он работает не только при торможении, а все время пока лифт движется вниз. 
На  приводах до 2000 Вт с BLDC двигателями делал управление ШИМ резистора по пропорциональному закону. Быстрые всплески ошибки регулирования гасились аккумулятором.   

В промышленных общего применения частотниках Omron, Invertek, Lenze, Yaskawa ...  просто задается максимально допустимое  напряжение на DC шине и уровень ШИМ-а на резисторе. 
Если не угадали с требуемой мощностью гашения  - ваша проблема. Частотник просто аварийно выключится. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Задание ограничений не подразумевает отсутствия резистора или иного поглотителя энергии. Можно все это использовать вместе, разными способами в разных условиях.

1) Контур тока с ограничением максимального тока, на входе заданный ток и величина ограничения, на выходе напряжения VSI;

2) Контур ограничения мощности, на входе максимальная мощность потребляемая и регенеративная; Если мощность выходит за установленные пределы, то начинает уменьшаться ограничение тока, регулятор нелинейный. В начале он даже был статическим, добавил динамику (замедлил отклик) чтобы устранить колебания;

3) Контур ограничения перенапряжения, на входе задается максимальное напряжение звена постоянного тока; Если напряжение превышает заданный порог, то начинает ограничиваться мощность регенерации; Регулятор нелинейный, упрощенно - ограничение мощности умножается на коэффициент от 1 до 0, который вычисляется из величины превышение напряжения над пороговым (работаем в диапазоне ~3% от максимального напряжения). Проблемы возникают когда этот коэффициент все время держится на уровне малого числа ~0.01. Так получается если задана большая мощность регенерации а по факту энергия никуда не уходит и нужно в сотню раз уменьшить величину ограничения мощности. Приходится придумывать два коэффициента, один быстрый другой медленный. Некий аналог интегральной составляющей в линейном регуляторе.

 

Если нужен рассеивающий энергию резистор, то он может работать независимо включаясь при повышении напряжения. Контур (3) отреагирует на это повышением мощности регенерации до величины мощности резистора. Или если мощность резистора достаточна, контур (3) даже не начнет функционировать.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну привода которые я видел , это мегаватные двигатели в основном. При замыкании обмоток бросок тока в основном в КЗ цепи ротора , и нагрев её. При большом моменте инерции на валу  чревато обломом вала , расплавлением КЗ обмотки ротора, размагничиванием пакета железа статора.  

А так для маленьких мощностей как один из вариантов замыкание обмоток, только надо понимать что надо рассчитывать количество таких остановок, т.к греется сам двигатель. При резистивном сжигание мощности, вся энергия сжигается на нём.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Замыкание обмоток это неуправляемый режим, ток и момент становятся пульсирующими. Это не торможение.

Чтобы сжечь энергию на обмотках двигателя достаточно поднять ток торможения до величины когда потери на обмотке выше мощности регенерации и избегать торможения малыми токами. А в переходном режиме (пока ток нарастает) может быть достаточно конденсаторов для поглощения энергии. Но я не пробовал так делать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

50 minutes ago, amaora said:

Замыкание обмоток это неуправляемый режим, ток и момент становятся пульсирующими. Это не торможение.

Эт зависит от двигателя.
Аутрунеры, да  скачут, а асинхронник самое то тормозит. Да и с редуктором  BLDC тормозят замыканием вполне плавно.   
Так что рекомендую сначала говорить  с каким двигателем вы имеете дело.   
 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Любые синхронные с тремя или двумя фазами, чаще всего аутраннеры да. Но в любом случае замыкание обмоток подразумевает отключение контура тока, это я и назвал неуправляемым режимом. Все ограничения которые он обеспечивает уже не выполняются в таком случае. Получится переменная структура управления, дополнительная сложность, количество тестов умножаем на 2.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, amaora said:

Любые синхронные с тремя или двумя фазами, чаще всего аутраннеры да. Но в любом случае замыкание обмоток подразумевает отключение контура тока, это я и назвал неуправляемым режимом. Все ограничения которые он обеспечивает уже не выполняются в таком случае. Получится переменная структура управления, дополнительная сложность, количество тестов умножаем на 2.

Даже по теории нельзя использовать один и тот же регулятор на фазе удержания скорости и на фазе управляемого снижения и увеличения скорости. 
Это следует из принципа внутренней модели.
Если везде используете одинаковый регулятор на какой-то фазе вы теряете контроль над скоростью, тогда зачем вообще парится с токовой петлей? 
Т.е. коэффициенты и структура регулятора по любому должны модифицироваться как функция времени для поддержания точной траектории скорости. 
У меня в кинематических схемах с рычагами  используется по нескольку Pchip сплайнов для управления коэффициентами в петлях управления двигателем.

Просто проектируются такие вещи в StateFlow и не будет болеть голова за сложность.     

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this