Primena asinhronih motora u električnoj vuči. Pantić Željko, laboratorija za mikroprocesorsko upravljanje elektromotornim pogonima

Σχετικά έγγραφα
FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

ELEKTRIČNE MAŠINE Sinhrone mašine

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Uvod. Asinhrona mašina se u primjeni najčešće koristi kao motor, i to trofazni, iako može da radi i kao generator.

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

ELEKTROMOTORNI POGONI SA ASINHRONIM MOTOROM

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 2 DIODA I TRANZISTOR

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

TREĆA LABORATORIJSKA VEŽBA

Komutatorske mašine jednosmerne struje

Obrada signala

Ogled zaustavljanja i zaletanja

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Regulisani elektromotorni pogoni sa mašinama jednosmerne struje

DINAMIČKI MODEL (SIMETRIČNOG) TROFAZNOG ASINHRONOG MOTORA

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

numeričkih deskriptivnih mera.

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

KOČENJE ASINHRONOG MOTORA

TREĆA LABORATORIJSKA VEŽBA

Peta vežba Vektorsko upravljanje asinhronim motorom

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

OSNOVI ELEKTRONIKE. Vežbe (2 časa nedeljno): mr Goran Savić

frekventni pretvarači bez međukola (poznati kao direktni pretvarači), frekventni pretvarači sa promenljivim ili konstantnim međukolom.

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

DINAMIČKI MODEL (SIMETRIČNOG) TROFAZNOG ASINHRONOG MOTORA. Paul C. Krause Purdue University School of Electrical and Computer Engineering

Antene. Srednja snaga EM zračenja se dobija na osnovu intenziteta fluksa Pointingovog vektora kroz sferu. Gustina snage EM zračenja:

ELEKTRIČNE MAŠINE Asinhrone mašine

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

TRANSFORMATORI I ASINHRONE MAŠINE

REGULISANI ELEKTROMOTORNI POGON SA DIREKTNOM KONTROLOM MOMENTA ASINHRONOG MOTORA

Operacije s matricama

Peta vežba. Eksperimentalna analiza rada regulisanog elektromotornog pogona sa vektorskim upravljanjem

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Sinhrone mašine imaju istu (sinhronu) brzinu obrtanja rotora i obrtnog magnetnog polja statora

Kola u ustaljenom prostoperiodičnom režimu

5. Karakteristične funkcije

VJEŽBE 3 BIPOLARNI TRANZISTORI. Slika 1. Postoje npn i pnp bipolarni tranziostori i njihovi simboli su dati na slici 2 i to npn lijevo i pnp desno.

ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET. Projekat Oznaka crteža Status. Setap za laboratorijske vežbe Električne šeme Projekat izvedenog stanja

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

Kaskadna kompenzacija SAU

ELEKTROMOTORNI POGONI - AUDITORNE VJEŽBE

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

UVOD - SKLOPNE NAPRAVE I KONTAKTORI. Slika 1.1 Osnovno električno kolo

Sinhrone mašine 1. Slika Vektorski dijagram natpobuđenog sinhronog generatora.

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

ASINHRONI MOTORI PRINCIP RADA ASINHRONOG MOTORA

RAD, SNAGA I ENERGIJA

UZDUŽNA DINAMIKA VOZILA

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Magneti opis i namena Opis: Napon: Snaga: Cena:

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Četvrta vežba. Eksperimentalna analiza rada regulisanog elektromotornog pogona sa vektorskim upravljanjem. Uvod. Opis vežbe

Iz zadatka se uočava da je doslo do tropolnog kratkog spoja na sabirnicama B, pa je zamjenska šema,

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

PRILOG. Tab. 1.a. Dozvoljena trajna opterećenja bakarnih pravougaonih profila u(a) za θ at =35 C i θ=30 C, (θ tdt =65 C)

Snage u kolima naizmjenične struje

Alarmni sustavi 07/08 predavanja 12. i 13. Detekcija metala, izvori napajanja u sustavima TZ

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

PRETHODNI PRORACUN VRATILA (dimenzionisanje vratila)

Elementi spektralne teorije matrica

Ovisnost ustaljenih stanja uzlaznog pretvarača 16V/0,16A o sklopnoj frekvenciji

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Reverzibilni procesi

Peta vežba. Regulisani elektromotorni pogon sa direktnom kontrolom momenta asinhronog motora

18. listopada listopada / 13

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

radni nerecenzirani materijal za predavanja

ELEKTRIČNI AKTUATORI Ak. god. 2011/2012.

Magneti opis i namena Opis: Napon: Snaga: Cena:

Induktivno spregnuta kola

Treća vežba. Eksperimentalna analiza rada regulisanog elektromotornog pogona sa jednosmernim motorom

POGON SA ASINHRONIM MOTOROM

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

IFOC_IREG. Matlab/Simulink model indirektne vektorske kontrole asinhronog motora u dq-koordinatnom sistemu sa diskretnom strujnom regulacijom

MERENJE MOMENTA I MEHANIČKE SNAGE ELEKTRIČNIH MAŠINA

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

UPUTSTVO ZA LABORATORIJSKE VEŽBE IZ ISPITIVANJA ELEKTRIČNIH MAŠINA

Unipolarni tranzistori - MOSFET

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

( , 2. kolokvij)

Transcript:

Primena asinhronih motora u električnoj vuči Pantić Željko, laboratorija za mikroprocesorsko upravljanje elektromotornim pogonima

Sadržaj Uvod Istorijski pregled razvoja elektrovučnih sistema Istorijski pregled razvoja vučnih pretavarača Istorijat primene AM u električnoj vuči Asinhroni motor konstrukcione i statičke karakteristike pregled Frekvencijski regulator - hardver Tehnike dobijanja PWM impulsa Upravljanje (regulacija) brzine AM pomoću frekvencijskog regulatora Kočenje vučnog vozila sa AM

Uvod Izgled i osnovni elementi električnog voza

Uvod Blok dijagram moderne AC lokomotive Deo koji nas interesuje: vučni sistem sa trofaznim asinhronim motorom

Istorijski pregled razvoja elektrovučnih sistema

Istorijski pregled razvoja vučnih pretavarača

Istorijat primene AM u električnoj vuči Prvi pokušaji 1902. godine Valtellina (Italija) - U nom =3kV Marienfeld-Zossen (Nemačka) l=23 km, U nom =10kV, v max =210km/h. Problemi: regulacija brzine, faktor snage, problemi sa kontinuitetom i stabilnošću napajanja. Dugotrajna pauza (1930-1985) Francuska 1985. lokomotiva B' B' 10.003 (P nom =5MW, tiristorska regulacija) Prevagu odnosi lokomotiva B' B' 10.004 sa SM (lakši, veća spec. snaga, manja masa, lakše kočenje) 120 jedinica tipa BD 120 B 0 B 0 (Nemačka 1987) P nom =5,4MW, v max =200 km/h, namena ICE Višesistemski (25 kv AC, 25 kvac spec., 3000 VDC, 750 V DC) elektromotorni voz TGV- Eutorstar (12 trofaznih AM, P nom =12,24 MW). Linije: Pariz-Brisel, Pariz-London-Glazgov. Sastav:M-9P-9P-M, Osovinski pritisak:17t, masa 717,5t, Broj mesta: 794. specifična težina savremenih vučnih AM: 1,7 kg/kw

Asinhroni motor konstrukcione. -prednosti- Niska cena (u poređenju sa jednosmernim motorom) Jednostavno održavanje - nema četkica i komutatora Robusan i u teškim uslovima rada eksplozivna atmosfera Mali moment inercije rotora Pogodan za servo aplikacije Rasprostranjena upotreba Primena u širokom opsegu brzina

Asinhroni motor konstrukcione. -mane- Složena promene brzine rotora Nelinearna zavisnost momenta od brzine mehanička karakteristika motora Kontrola momenta i fluksa nije razdvojena prirodom samog asinhronog motora

Asinhroni motor konstrukcione. -konstrukcija-

Asinhroni motor konstrukcione. -stator i rotor- Namotaj rotora od livenog aluminijuma Feromagnetno jezgro od paketa limova

Asinhroni motor konstrukcione. -zamenska šema- Mada ne postoji fizička veza između rotora i statora, usled magnetne sprege asinhroni motor se može prikazati pomoću ekvivalentne zamenske šeme za stacionarna stanja. Stator Rotor X LR Struja Rotora Ukupna struja R 1 X LR X M R 2 / Klizanje Struja magnećenja

Struje asinhronog motora i uticaj momenta opterećenja Struja magnećenja Ukupna struja Struja rotora Ukupna struja Struja rotora MALO OPTEREĆENJE Ukupna struja SREDNJE & VELIKO OPTEREĆENJE Struja rotora

Asinhroni motor konstrukcione. mehanička karakteristika %m m opterećenje opterećenje 225 175 150 100 Polazni momenat Prevalni momenat Nominalna radna tačka 1450 ob/min (nominalno) Sinhrona brzina Brzina (50 ob/min) klizanje

Oblici žlebova rotora i statičke karakteristike

Asinhroni motor konstrukcione. Familije statičkih karakteristika Ako se naponom i učestanošću statora upravlja tako da je njihov odnos stalan: U s /f s = U snom /f snom Tada se postiže da je fluks u mašini približno nominalan. Ovo je poznato kao U/f upravljanje. Kod učestanosti većih od nominalne napon MORA da bude Us = Unom = const., što se naravno odražava na smanjenje prevalnog momenta! 380 U s Nominalni napon 190 0 25 50 750 1500 f s Ob/min

Familije statičkih karakteristika Iznad sinhrone brzine, trajno dozvoljeni momenat opada. Prevalni momenat opada. Klizanje motora raste za dati moment. 3.5 3 f s = f snom 2.5 momen t 2 1.5 f s < f snom f s > f snom 1 0.5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 brzina

Asinhroni motor konstrukcione. četvorokvadrantni rad

Frekvencijski regulator - hardver U/f pogon. Otvorena povratna petlja po brzini sa ili bez kompenzacije klizanja. Zatvorena povratna petlja po brzini. Pogon sa Vektorskom regulacijom - sa davačem pozicije ili bez (sensorless) - direktna ili indirektna vektorska regulacija (DVC ili IVC) Pogon sa Direktnom kontrolom momenta - DTC U/f VECTOR CONTOL DTC CONTOL Naše interesovanje je usmereno na U/f pogone.

Frekvencijski regulator - hardver prikaz energetskog i upravljačkog dela

Frekvencijski regulator - hardver ispravljač i DC bus Pretvara naizmenični napon u jednosmerni. Uobičajena konfiguracija je trofazni diodni most. Za veće snage obično se koriste poluupravljivi mostovi. U kondenzatoru je akumulirana energije. Filtriranje jednosmernog napona iz ispravljača. Napajanje kontrolne ploče i perifernih uređaja. Kolo za punjenje kondenzatora. DC Filter DC Bus

Frekvencijski regulator - hardver invertor Transformiše DC napon u AC promenljive učestanosti i amplitude. Strategija je PWM (Pulse Width Modulation - Impulsna Širinska Modulacija) IGBT-ovi DC u AC Invertor AC Izlaz M Upotrebljeni energetski uređaj je IGBT (najčešće).

Frekvencijski regulator - hardver IGBT prekidač C KOLEKTOR V BE R MOD I C GATE = G I MOS V DS I PNP V CE EMITER

Frekvencijski regulator - hardver Struktura, montaža i spoljni izgled energetskog bloka

Frekvencijski regulator - hardver Tendencije u razvoju Cilj: Visoka pouzdanost Lako i jeftino državanje Mali, lak i kompaktan regulator Nizak nivo šuma Metod: Integrisani dizajn IGBT modula, filtarskog kondenzatora i drajverskog kola u jednu celinu Laminirane sabirnice jednosmernog napona Redukovanje parazitnih induktivnosti kola u cilju eliminisanja snabera. Primena hladnjaka sa rebrima koji ne koriste tečnost Eliminisanje elektrolitičkih kondenzatora Optička konekcija izlaza drajverskog kola i gejta

Osnovne tehnike dobijanja PWM impulsa a) Sinusoidalna PWM Noseći signal Referentni signal PWM napon Struja motora Vremenska sekvenca kontrolnih signala za tri invertorske faze

Osnovne tehnike dobijanja PWM impulsa b) PWM sa prostornim vektorima (SVPWM) Definicija prostornih vektora Generisanje idealnog naponskog vektora uz pomoć susednih prostornih vektora Vremenska sekvenca kontrolnih signalaza tri invertorske faze

Upravljanje (regulacija) brzine AM pomoću frekvencijskog regulatora Referentna frekvencija ili brzina PI U/f Krive PWM Invertor AM DB/P Kompenz. klizanja Izgled upravljačke jedinice vučnog pretvaračabaziranana32-bitnoj DSP i FPGA tehnologiji.

Talasni oblik statorske struje Javlja se ripl statorske struje sa dominanom komponentnom na prekidačkoj učestanosti Amplituda ripl je direktno proporcionalna napon jednosmernog međukola, a obrnuto proporcionalna rasipnoj induktivnosti motora i prekidačkoj učestanosti

Kočenje vučnog vozila sa AM a) Rekuperativno Pokazano je da asinhroni motor radi kao asinhroni generator (razvija negativan momenat) kada je brzina obrtanja veća od sinhrone brzine (ω > ω s ), odnosno kada je klizanje negativno (s < 0). U režimu asinhronog generatora mehanička energija koja se pretvara u električnu predaje ( vraća ) se izvoru napajanja, ako ovaj može da primi. U opisani režim kočenja može se u principu doći na dva načina: a) Ako se brzina motora poveća iznad sinhrone. Tipičan primer su kolica sa asinhronim pogonom na nizbrdici. b) Ako se sinhrona brzina smanji ispod trenutne brzine. Primeri su smanjene učestanosti napajanja, ili povećanje broja polova. Za realizaciju ovog kočenja, potrebno je da umesto diodnog ispravljačanaulazuvučnog pretvaračabude dvosmerna pretvaračaka struktura. Na primer, dva invertora vezana u antiparaleli (IGBT ili tiristori):

Kočenje vučnog vozila sa AM b) Otporničko

Regulacija U/f. prednosti Regulacija U/f mane Jednostavno za realizaciju. Niska cena. Lako za podešavanje. Nije potreban dodatni hardver. Moguće je povezati više motora na jedan frekvencijski regulator. Loše dinamičke karakteristike. Loša tačnost regulacije brzine. Nije moguće nezavisno kontrolisati fluks i momenat motora. Neoptimalno upravljanje, zbog čega su gubici veći i faktor snage lošiji

Položaj električne opreme u tipičnom elektromotornom vozu sa motorima naizmenične struje