Основные разработки кафедры

УНИФИЦИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЛЕР НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА TMS320LF2406A

1. Назначение
Предназначен для создания высокоэффективных систем управления электроприводами на основе электродвигателей переменного тока и преобразовательной техники.

2. Преимущества по сравнению с мировыми и отечественными производителями
Существующие на рынке электроприводы переменного тока, в том числе таких известных брендов как SIEMENS, ABB и др., позволяют удовлетворить требования значительного количества технологических применений в современной промышленности. Вместе с тем существует целый ряд задач, где применение серийных электроприводов невозможно или затруднено. К ним относятся электроприводы транспортных средств, электроприводы на основе машины двойного питания, специальная техника. В перечисленных сферах применения необходимо использовать современные нелинейные законы управления, для своей реализации требующие точности и вычислительной способности управляющего устройства. Разработанный контроллер и его программное обеспечение позволяет создавать системы управления электроприводами переменного тока и преобразовательной техникой, которые по своим показателям качества управления и энергетической эффективности не уступают мировым аналогам.

3. Основные технические характеристики

  • 16 разрядный процессор с 32 разрядным аккумулятором;
  • Тактовая частота — 40 МГц;
  • Выполнение операций типа Y = AB + C за один такт;
  • 32 kWord флэш-памяти;
  • 2.5 kWord оперативной памяти;
  • 8 kB флэш-памяти для параметров настройки:
  • 14 аналоговых входов (10 разрядный АЦП, время преобразования 1 мкс);
  • аналоговый выход;
  • 8 каналов ШИМ;
  • 8 дискретных входов / выходов общего назначения;
  • два канала для подключения фотоимпульсных датчиков скорости;
  • коммуникационные интерфейсы RS-232, RS-485, CAN;
  • 6 гальванически развязанных дискретных входов;
  • 2 гальванически развязанных дискретных выхода;
  • Питание: + 2х5 В; ± 15В.
  • Размеры: 120х90х25 мм.

vigliad_controlera_1 vigliad_controlera_2

Рис. 1. Внешний вид модификаций унифицированного цифрового контроллера

4. Состояние разработки
Контроллер находится в производстве с 2004 года. За это время он был применен при разработке электромеханических систем в последующих использованиях.

Векторно-управляемый асинхронный электропривод
Функциональная схема разработанного асинхронного электропривода показана на Рис. 2, а экспериментальный образец преобразователя частоты мощностью 2.2 кВт на рис. 3. Разработанный электропривод обеспечивает управление асинхронным двигателем в режимах частотного, векторного, и векторного бездатчикового управления с повышенными показателями качества управления и энергетической эффективности процесса электромеханического преобразования энергии. Разработка экспериментально протестирована в диапазоне мощностей до 50 кВт.

func_shema

Рис. 3. Функциональная схема асинхронного электропривода
zrazok_pch
Рис. 4. Экспериментальный образец ПЧ для электропривода переменного тока

Ветрогенерирующая установка на основе машины двойного питания
Контроллер с программным обеспечением, реализующим алгоритмы векторного управления машиной двойного питания, использованные на ветрогенерирующей установке мощностью 350 — 400 кВА. Генерирующая установка работает параллельно с сетью. Управление МДП осуществляется с помощью реверсивного преобразователя в цепи ротора. Функциональная схема ветрогенерирующей установки показана на рис. 5, за внешний вид ветряка — на рис. 6.

func_shema_ystanovki

Рис. 5. Функциональная схема ветрогенерирующей установки с МДП

vitro_generator

Рис. 6. Внешний вид ветрогенератора

Система векторного управления МДП станции оборотного водоснабжения
Контроллер с программным обеспечением, реализующим алгоритмы векторного управления МДП в двигательном режиме внедрен на станции оборотного водоснабжения. Функциональная схема электропривода на основе МДП показана на Рис. 7.
Мощность МДП — 750 кВт.
Напряжение статора — 6 кВ.
Напряжение ротора — 380 В.
Внешний вид насосной установки и преобразователя в цепи ротора показаны на рис. 8.

func_shema_nasosa

Рис.7. Функциональная схема электропривода насоса на основе МДП РАД-750

 
pch_shafa                                         pch_vyd

nasosna_ystanovka
Рис. 8. Преобразователь в цепи ротора и насосная установка на основе МДП РАД-750

Асинхронный тяговый электропривод пассажирского трамвая 
Краткие технические характеристики вагона

  • Максимальное ускорение вагона 1,3 … 1,5 м / с2.
  • Максимальное замедление вагона 1,8 … 2 м / с2.
  • Максимальная скорость 75 км / ч.
  • Минимальная скорость 1 км / ч.
  • Напряжение контактной сети от 400 до 720 В.
  • Максимальный уклон 90 промилле.

Трамвай оснащен тяговыми тележками, на которых установлено по два АД мощностью 50 кВт. Оба двигателя каждой тележки подключены параллельно к выходу инвертора напряжения. Информация о скорости двигателей измеряется с помощью двух датчиков скорости с разрешением 192 имп / об.
Функциональная схема тягового электропривода одной тележки показана на Рис. 9. На схеме обозначены: ДС1 — датчик тока контактной сети, ДС2 — ДС4 — датчик выходного тока инвертора, ДН1 — датчик напряжения контактной сети, ДН2 — датчик напряжения звена постоянного тока, ДШ1 и ДШ2 — датчики угловой скорости двигателей. Внешний вид трамвайных вагонов, на которых установлен разработанный электропривод, приведены на рис. 10.
Алгоритмы управления моментом приводных АД программно реализованы на унифицированном цифровом контроллере.
Максимальная скорость вагона составляет 75 км / ч, что соответствует угловой скорости вращения ротора приводного АД, равной 418 рад / с (266% от номинального значения).

func_shema_ep

Рис. 9. Функциональная схема тягового электропривода.

tramvay_1

Рис. 10.

5. Защищенность инновационной разработки патентами
В стадии защиты
6. Экономический раздел предложения
Существующие у зарубежных производителей электроприводы для специальных применений, обычно в два и более раз дороже созданные с использованием разработанного унифицированного контроллера и алгоритмов управления. Применение высокоэффективных алгоритмов управления машинами переменного тока позволяет уменьшить потери активной мощности в электромеханических системах до 20%.
7. Информация о разработчиках
Кафедра автоматизации электромеханических систем и электропривода НТУУ «КПИ»
Научный руководитель — проф., д.т.н.Сергей Михайлович Пересада
Ответственный исполнитель — доц., к.т.н. Сергей Николаевич Ковбаса
Телефон: 8-044-241-86-56, 8-044-236-99-30
e-mail: sergeyk@fea.kpi.ua
Адресс: Кафедра АЭМС-ЭП, НТУУ”КПИ”, проспект Победы 37, Киев, 03056

Статистика



По результатам 1 семестра

2018/2019 учебного года


Всего студентов: 166,
из них на бюджете: 160.
Получают стипендию: 74,
из них повышенную: 14.

Объявления



Дни открытых дверей кафедры

14.06.19 в 16:00 и 20.06.19 в 16:00 начнётся День открытых дверей на нашей кафедре. Встречаемся в кабинете 412, 20 корпус. Если вы заблудились на кампусе университета или опоздали, звоните. Подробнее - по ссылке.


Партнёры