Н.В. Клиначев

Настройка программного кода управляющего процессора частотного преобразователя, к которому подключен синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов и заданным паспортом

Рабочие файлы: [Настройка част.преобр.] [◄ | ►] [Си ARM Sensorless PMSM]
[FL42BLS02] [Код CVCP] [Код CCCP] [Код VCLMT]

Данный интерактивный документ предназначен для настройки программного кода управляющего процессора частотного преобразователя, к которому подключен синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Двигатель, для которого настроена система управления – доступен для покупки, имеет много аналогов и наиболее часто входит в комплекты разработчик электропривода (FL42BLS02, BLY172S_24V_4000, DN4261_24_053, DT4260_24_055_04, http://ru.aliexpress.com/wholesale?SearchText=42BLS01).

Общая характеристика программного кода цифровой системы управления

Представленный ниже по тексту программный код векторной системы управления эффективно использует мантиссу ЦВМ, поскольку обрабатывает сигналы в относительных величинах. Код написан в соответствии с особым стилем (применены макросы IQ-арифметики), поэтому может быть исполнен процессором с целочисленным АЛУ. Для настройки программы необходимо определить: 2 параметра силового моста, 5 параметров из паспорта двигателя, и 6 параметров векторной системы управления. Последняя является специализированной системой подчиненного регулирования координат, поэтому сохраняет работоспособность, если параметры регуляторов отклоняются от оптимальных значений в три раза. При наличии датчика положения ротора – программа не активирует код наблюдателей – один из шести упомянутых параметров не используется (WF). Есть параметр, который можно приравнять к нулю (TI_S). А вместе с ним деактивируется еще один (LES). В списке есть параметр, значение которого вычисляется автоматически (KK_C). Для оставшихся двух (KP_S, TIMESTEP) – существуют неменяющиеся значения по умолчанию. Таким образом, ненастроенный код системы управления обеспечивает безаварийное функционирование привода с любым двигателем, обеспечивая качество регулирования на три балла по пятибалльной шкале. Значения параметров настроенной системы управления отличаются от исходных не более чем пять раз – это обеспечивается тем, что все регуляторы и наблюдатели системы управления обрабатывают сигналы в относительных величинах. Методика настройки параметров прилагается. Можно так же отметить низкую чувствительность представленного программного кода системы управления к погрешности ввода паспортных данных двигателя.

Порядок настройки системы управления векторного электропривода

  1. Введите паспортные данные синхронной машины в модель представленную на чертеже ниже по тексту. Измените пределы осциллографов для визуализации сигналов. Выполните экспорт данных чертежа и внесите их в код данного html-документа.
  2. В программном коде, см. листинг ниже по тексту, определите параметры силового моста частотного преобразователя (BASE_VOLTAGE, BASE_CURRENT).
  3. Там же выполние ввод данных паспорта синхронной машины (POLES, KE, LS, RS, IS).
  4. Установите значения по умолчанию для параметров системы управления (KKmC = 0.2, KP_S = 8.0, TI_S = 0, LES = 0.015, WF = 8).
  5. Активируйте режим работы с датчиком положения ротора – IsSENS = true. Выберите период дискретизации системы управления (параметр TIMESTEP). Во-первых, он должен быть в два раза меньше самой малой постоянной времени (LS / RS). Во-вторых, должен быть таким, чтобы при самой высокой частоте вращения ротора ток статора синтезировался минимум из 18 дискрет. Запустите вычислительный процесс. Убедитесь в том, что система управления функционирует. Сохраните текущее состояние документа.
  6. Выполните тюнинг весового коэффициента (KKmC) для коэффициента усиления контура тока. Хорошо, если удастся поднять его до 1. Следует принять во внимание, что бездатчиковый электропривод в большей степени чувствителен к шумам, поэтому после тюнинга рекомендуется понизить KKmC в два раза.
  7. Коэффициент усиления пропорционального канала регулятора скорости KP_S следует подобрать по критерию отсутствия существенного перерегулирования в переходном процессе. Низкие значения коэффициент должен иметь, если к валу двигателя не подключена нагрузка или возможно резкое уменьшение момента инерции. У бездатчикового электропривода коэффициент пропорционального канала регулятора скорости должен быть раз в пять меньше.
  8. Тюнинг постоянной времени интегрирующего канала регулятора скорости TI_S следует начать от значения равного четырём электромагнитным постоянным времени.
  9. Максимальное значение предела ограничения ошибки в интегрирующем канале регулятора скорости (LES), равно коэффициенту ошибки контура скорости C0 = 1 / (1 + KP_S). Подбор рекомендуется выполнить для номинальной нагрузки. И проверить на холостом ходу.
  10. Оптимальные значения сопрягающей частоты апериодических звеньев наблюдателя потокосцепления (WF) принадлежат диапазону от 8 до 25 радиан. Большее значение параметра подходит машинам с высокой частотой вращения ротора. На модели удаётся понизить сопрягающую частоту. К этому следует стремиться. Но в реальном частотном преобразователе тому препятствуют смещения нуля датчиков тока, датчиков противо-ЭДС статора и непостоянство зазора у моментных машин (с большим числом пар полюсов).

Линейная непрерывная динамическая модель
векторного электропривода на СДПМ

Листинг 1. Программный код dll-блока (javascript)

...

...

Примечание 1. Программный код dll-блока эмулирует целочисленные вычисления. Если константе GL_Q присвоить ноль, то все вычисления будут выполняться с плавающей точкой.

Примечание 2. Математическое ядро программы Jigrein4WEB вызывает функцию tune перед первым шагом симуляции. Её необходимо использовать для сброса начальных условий в регистрах задержки. Функцию calcStep математическое ядро может вызывать множество раз на каждом шаге симуляции (в зависимости от типа активированных решателей). Реализованный в ней код не должен обладать эффектом памяти (результат преобразований должен завесить исключительно от входных сигналов). Функция stepEnd вызывается на каждом шаге симуляции только один раз после всех вызовов функции calcStep и предназначена для обновления регистров задержки.

22.06.2016