Kestomagneettimoottorin virtasäädön tutkiminen ja kehittäminen

Abstract

Tässä diplomityössä tarkastellaan MX18-kestomagneettimoottorin virtasäätöä. Työn tarkoituksena on mittausten avulla selvittää tällä hetkellä käytetyn säätöjärjestelmän suorituskyky ja mahdolliset puutteet. Mittaustulosten perusteella voidaan arvioida simulointitulosten käytettävyyttä kyseisen järjestelmän tutkimisessa. Työn ensimmäisessä osassa esitellään kestomagneettimoottorin ja säädön perustana olevan avaruusvektoriteorian perusperiaatteet. Moottorista esitellään perusrakenne sekä yhtälöt, joiden perusteella käytön simulointimalli rakennetaan Simulink-ohjelmistolla. Simulointimallilla tutkitaan virtasäädön käyttäytymistä aika- ja taajuustasossa. Toisessa osassa MX18-käyttöä tutkitaan mittauksin. Pääasiallisena mielenkiinnon kohteena on virtasäädön nopeus askelmaisissa muutostilanteissa. Myös todellisen käytön epäideaalisuuksia kuten kulma- ja virtatakaisinkytkennän viiveitä tutkitaan mittauksin. Tällä hetkellä virtasäätö on toteutettu analogiatekniikalla. Työn kolmannessa osassa kartoitetaan kirjallisuustukimuksella vaihtoehtoisia tapoja toteuttaa virtasäätö. Suurimman huomion kohteena ovat DSP-tyyppiset kontrollerit, joihin koko säätöjärjestelmä voitaisiin integroida. Lopuksi tutkitaan simuloimalla kahden eri säätömenetelmän soveltuvuutta LCL-suotimella varustetun täysin ohjatun verkkosuuntaajan säätöön. /Kir10

This MSc thesis deals with the current control of MX18 permanent magnet synchronous motor. The aim of this thesis is to study performance and imperfections of present current control system. The measurements can be used to evaluate the validity of simulation results.Basic principles of PMSM and space vector theory are examined in the first phase of the work. The thesis introduces a basic structure of PMSM and the equations which are the basis for simulation model of the MX18-drive. The motor, an inverter bridge and the control system are modelled with Simulink-sofiware. Simulink-model is used for timeand frequency domain analysis. In the second phase of the work the MX18-drive is studied by measurements. The main interest is aimed to the step response performance of current control. Also imperfections like a delay of rotor angle detection and a delay of current feedback are examined by measurements.The third aim of this thesis is to find alternative implementations for current control. The analysis is made as a survey of the literature. The most interesting choice is DSPcontroller. The last phase of the work deals with the control of a voltage source PWMrectifier with LCL-filter. Two different control methods are compared. An analysis of the VSR is carried out by simulations with Simulink models.