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Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

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[1] Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utenteelettroerg » 8 mag 2021, 13:36

Salve, allora, ho un problema con una simulazione di un'azionamento elettrico, con macchina trifase funzionante da generatore, dove vado artificialmente a staccare una fase, per controllare la macchina in quella condizione.

Partendo da un controllo normale FOC con matrici di Clarke e Park-> adesso vado ad utilizzare una seconda coppia di matrici, che ingloba l'informazione del nuovo sfasamento che devo dare alle due correnti delle fasi rimanenti per far rimanere inalterato il funzionamento della macchina(coppia e potenza costante). Ora utilizzando anche il conduttore di neutro insieme alle due fasi rimanenti, dovrei trovare davanti a me uno sfasamento delle due correnti di 60 gradi fra loro, e uno sfasamento della corrente di neutro eguale dalle due correnti(o 30 gradi o 150 gradi). Quello che trovo è però uno sfasamento diciamo, delle 3 correnti a 120 gradi. Cosa potrebbero essere andato male, se il calcolo delle matrici del nuovo controllo è esatto ?
Ultima modifica di Foto UtenteWALTERmwp il 8 mag 2021, 18:54, modificato 1 volta in totale.
Motivazione: Titolo riportato in minuscolo
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[2] Re: SIMULAZIONE SIMULINK, OPEN-PHASE MACCHINA ELETTRICA

Messaggioda Foto Utentefpalone » 8 mag 2021, 19:55

salve Foto Utenteelettroerg,
di che macchina parliamo, è un asincrono?

partiamo da qui:
elettroerg ha scritto:che ingloba l'informazione del nuovo sfasamento che devo dare alle due correnti delle fasi rimanenti per far rimanere inalterato il funzionamento della macchina(coppia e potenza costante)

Non credo sia affatto scontato che si riesca a mantenere inalterato il funzionamento della macchina, almeno senza eccedere i valori nominali di tensione e corrente di alimentazione: come calcoli lo sfasamento delle correnti sulle due fasi rimanenti?

elettroerg ha scritto:Ora utilizzando anche il conduttore di neutro insieme alle due fasi rimanenti, dovrei trovare davanti a me uno sfasamento delle due correnti di 60 gradi fra loro, e uno sfasamento della corrente di neutro eguale dalle due correnti(o 30 gradi o 150 gradi).

Il fatto che tu abbia una corrente di neutro diversa da zero mi fa pensare ad una topologia di convertitore piuttosto particolare: se inserisci uno schema di collegamento del tuo convertitore e degli avvolgimenti della macchina possiamo iniziare a lavorarci.
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[3] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utenteelettroerg » 9 mag 2021, 11:01

-la macchina è una PMSM sincrona anisotropa, a magneti permanenti interni, funzionante da generatore. Mentre il convertitore connesso, è un semplice inverter, che ha come interruttori dei phase-leg , i Mosfet.

- ovviamente, il far rimanere coppia e tensione gli stessi anche dopo una fase aperta, voleva intendere accettare comunque un ripple, di entità però ridotta rispetto al caso in cui si lasci andare la macchina con fase aperta non operando variazioni del sistema di controllo(e questa cosa è stata ottenuta in parte e verificata con la simulazione)
Per calcolare analiticamente quale dovrebbe essere il nuovo sfasamento delle due fasi rimanenti(e poi anche di neutro inserito) ho utilizzato in partenza, Clarke e Park(le stesse usate nel normale controllo FOC della macchina), inserendo l'informazione della fase aperta(ia = 0); ottenendo per via di calcoli semplici i nuovi ib' e ic'. Le due nuove fasi pertanto dovranno aumentare di ampiezza di un termine pari a" radice di 3" e dovranno avere uno sfasamento di 60 gradi tra loro.

- l'interfaccia convertitore-macchina dopo il guasto, è rappresentata solamente da i due phase-leg delle fasi rimanenti(il phase-leg della fase aperta viene staccato), più un phase-leg ridondante connesso al neutro, che ora viene attaccato in parallelo agli altri phase-leg.

quando inserire in allegato la foto mi da errore
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[4] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utentefpalone » 9 mag 2021, 12:06

elettroerg ha scritto: più un phase-leg ridondante connesso al neutro, che ora viene attaccato in parallelo agli altri phase-le

Ok, questa è un'informazione essenziale: la topologia in oggetto infatti non è una di quelle standard!
Nelle applicazioni che ho visto finora, la tolleranza rispetto al guasto era ottenuta adottando un numero di fasi maggiore di tre (cinque nel caso più comune).
Nel tuo circuito equivalente, puoi spiegare cosa rappresenta l'induttanza Ln connessa tra il centro stella degli avvolgimento ed il ramo di neutro del convertitore? La macchina ha sempre 3 avvolgimenti, giusto?

elettroerg ha scritto: ottenendo per via di calcoli semplici i nuovi ib' e ic'

Riporta i calcoli che utilizzi per ottenere i nuovi valori delle correnti sui rami b e c, per capire cosa stai facendo: il tuo obiettivo è mantenere invariate alcune componenti di sequenza rispetto al normale funzionamento? se sì, quali?

elettroerg ha scritto:Le due nuove fasi pertanto dovranno aumentare di ampiezza di un termine pari a" radice di 3"

Chiaramente, questo vuol dire che a parità di corrente massima che gli avvolgimenti possono condurre, la coppia massima si ridurrà di un fattore pari a \sqrt3, corretto?
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[5] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utenteelettroerg » 9 mag 2021, 12:44

- allora per quando riguarda la configurazione after-fault, ho due fasi funzionanti + conduttore di neutro connesso, ma la sua induttanza, è un'induttanza aggiuntiva(proposta dal paper di riferimento), che ha il solo scopo di ridurre il ripple della corrente di neutro che altrimenti avrei.


- ho un file su Mathematica, non so come inserirlo?? comunque l'obbiettivo è garantire continuità della macchina, con stessa coppia/potenza erogata(certo che ci sarà sempre una situazione non perfetta con ripple presente, sia sulla coppia in uscita, che sulle componenti d-q del riferimento rotante, legate alle correnti in uscita dalla macchina).
Analiticamente si trova che proprio per avere il funzionamento "invariato" o simile alla condizione ottimale pre-guasto, Ib e Ic dovranno aumentare la loro ampiezza e sfasarsi in modo diverso(da 120 gradi iniziali).
Per cui utilizzo quelle espressioni nuove delle correnti trovate, all'interno del processo/conto che mi genererà la nuova matrice per passare prima da b-c -> d-q e poi la sua inversa per ripassare da Vd-Vq -> Vb-Vc-Vn ovvero le modulanti necessarie.
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[6] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utentefpalone » 9 mag 2021, 13:23

elettroerg ha scritto: ho due fasi funzionanti + conduttore di neutro connesso, ma la sua induttanza, è un'induttanza aggiuntiva(proposta dal paper di riferimento), che ha il solo scopo di ridurre il ripple della corrente di neutro che altrimenti avrei.

dubito che l'induttanza del conduttore di neutro abbia un effetto sensibile sul ripple, che valore hai assunto, in valore assoluto ed in rapporto alle induttanze degli avvolgimenti?

elettroerg ha scritto:- ho un file su Mathematica, non so come inserirlo??

puoi intanto spiegare gli obiettivi, in forma analitica, usando latex ed inserendo il codice nel posto mediante il tasto "tex".

elettroerg ha scritto:comunque l'obbiettivo è garantire continuità della macchina, con stessa coppia/potenza erogata(certo che ci sarà sempre una situazione non perfetta con ripple presente, sia sulla coppia in uscita, che sulle componenti d-q del riferimento rotante, legate alle correnti in uscita dalla macchina).

Tutto molto vago... mi pare quindi di capire che tu stia controllando anche la componente diretta di corrente, non impostandola pari a zero: è corretto? in caso contrario, che strategia usi per il controllo di coppia?
Come imponi condizione di corrente pari a zero nella fase aperta per trovare le correnti Id ed Iq che minimizzano il ripple di coppia ?
elettroerg ha scritto:Analiticamente si trova che proprio per avere il funzionamento "invariato" o simile alla condizione ottimale pre-guasto, Ib e Ic dovranno aumentare la loro ampiezza e sfasarsi in modo diverso(da 120 gradi iniziali).
Per cui utilizzo quelle espressioni nuove delle correnti trovate, all'interno del processo/conto che mi genererà la nuova matrice per passare prima da b-c -> d-q e poi la sua inversa per ripassare da Vd-Vq -> Vb-Vc-Vn ovvero le modulanti necessarie.

riporta le espressioni delle nuove correnti e la struttura dell'algoritmo che stai usando. Ancora non capisco in che modo imponi la condizione di corrente nulla su una fase per ottenere la condizione di coppia desiderata.
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[7] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utenteelettroerg » 9 mag 2021, 14:40

- sul neutro, ho già testato che senza induttanza ho una distorsione e ripple molto grande. Quindi la presenza di induttanza aggiuntiva aiuta la situazione.

- il controllo normale di macchina e azionamento si basa sul FOC, controllando in velocità la macchina elettrica. Ora essendo la macchina sincrona, anisotropa a magneti interni, e quindi con una non omogenea induttanza, uso il MTPA algoritmo, per trovare la coppia di valori Id - Iq giusta per ottenere la coppia in uscita. Quindi si nel mio caso ho un controllo dove ho "Id e Iq" entrambi diversi da zero.

-Quando parlo di ricavare le espressioni delle correnti, che diano la stessa coppia in uscita; voglio dire che dalle matrici di Clarke e Park inverse(riferite al mio sistema di riferimento scelto), inserisco Ia = 0, per a ritroso trovare le correnti.
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[8] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utentefpalone » 9 mag 2021, 15:34

elettroerg ha scritto:- sul neutro, ho già testato che senza induttanza ho una distorsione e ripple molto grande. Quindi la presenza di induttanza aggiuntiva aiuta la situazione.

ripeto la domanda: che valore di induttanza hai considerato? In valore assoluto e in relazione alle induttanze degli avvolgimenti? Se la strategia di controllo e la topologia di convertitore hanno bisogno di una induttanza tra il ramo di neutro ed il centro stella per funzionare correttamente, questa deve essere dimensionata e non può essere la sola induttanza di dispersione di un collegamento.

elettroerg ha scritto:- il controllo normale di macchina e azionamento si basa sul FOC, controllando in velocità la macchina elettrica. Ora essendo la macchina sincrona, anisotropa a magneti interni, e quindi con una non omogenea induttanza, uso il MTPA algoritmo, per trovare la coppia di valori Id - Iq giusta per ottenere la coppia in uscita. Quindi si nel mio caso ho un controllo dove ho "Id e Iq" entrambi diversi da zero.


La condizione che massimizza il rapporto coppia-corrente introduce un legame non lineare tra Id ed Iq.
La presenza di una corrente Ia=0 ti introduce un altro legame tra Id ed Iq.
Puoi riguadagnare un grado di libertà iniziando a far circolare una corrente di neutro: cosa succede alla Iz?
Devi inoltre rispettare le diseguaglianze che ti garantiscono il rispetto delle correnti massime su avvolgimenti e convertitore.

Scrivi le equazioni che regolano queste relazioni e vediamo l'espressione che ne consegue delle correnti Id ed Iq.
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[9] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto Utenteelettroerg » 9 mag 2021, 16:21

- allora per quando riguarda la macchina ho
Ld = 0.00037 H
Lq = 0.0006 H

Ln = 0.0003 H

- i limiti sulle correnti vengono rispettati

- le espressioni delle correnti "nuove" le ho scritte nel precedente messaggio. Mentre la relazione nel MTPA tra il Iqref e Idref è il seguente.
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[10] Re: Simulazione Simulink, open-phase macchina elettrica

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 9 mag 2021, 17:11

elettroerg ha scritto:proposta dal paper di riferimento)


Qual e` questo paper? Fornisci il riferimento bibliografico, come ti avevo gia` detto in messaggio privato

indica l'articolo da cui hai preso il metodo e spiega anche in quale contesto stai facendo quel conto, tesi, azienda e... Se e` una tesi, indica anche l'ateneo
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
Plug it in - it works better!
Il 555 sta all'elettronica come Arduino all'informatica! (entrambi loro malgrado)
Se volete risposte rispondete a tutte le mie domande
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