УНІФІКОВАНИЙ КОНТРОЛЕР НА ОСНОВІ ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕСОРА TMS320LF2406A

УНІФІКОВАНИЙ КОНТРОЛЕР НА ОСНОВІ ЦИФРОВОГО СИГНАЛЬНОГО ПРОЦЕСОРА TMS320LF2406A

1. Призначення
Призначений для створення високоефективних систем керування електроприводами на основі електричних двигунів  змінного струму та перетворювальної техніки.

2. Переваги у порівнянні зі світовими та вітчизняними виробниками
Існуючі на ринку електроприводи змінного струму, в тому числі таких відомих брендів як SIEMENS,  ABB, та ін., дозволяють задовольнити вимоги значної кількості технологічних застосувань в сучасній промисловості. Разом з тим існує цілий ряд задач, де застосування серійних електроприводів є неможливим або ускладненим. До них відносяться електроприводи транспортних засобів, електроприводи на основі машини подвійного живлення, спеціальна техніка. В перелічених сферах застосування необхідно використовувати сучасні нелінійні закони керування, які для своєї реалізації вимагають підвищеної точності і обчислювальної спроможності керуючого пристрою. Розроблений контролер та його програмне забезпечення дозволяє створювати системи керування електроприводами змінного струму та перетворювальною технікою, які за своїми показниками якості керування та енергетичної ефективності не поступаються світових аналогам.

3. Основні технічні характеристики

  • 16 розрядний процессор с 32 розрядним акумулятором;
  • Тактова частота  – 40 МГц;
  • Виконання операцій типу Y=AB+C за один такт;
  • 32 kWord флеш-пам’яті;
  • 2.5 kWord оперативної пам’яті;
  • 8 kB флеш-пам’яті для параметрів налаштування:
  • 14 аналогових входів (10 розрядний АЦП, час перетворення 1мкс);
  • аналоговий вихід;
  • 8 каналів ШІМ;
  • 8 дискретних входів/виходів загального призначення;
  • два канали для підключення фото імпульсних датчиків швидкості;
  • комунікаційні інтерфейси RS-232, RS-485, CAN;
  • 6 гальванічно розв’язаних дискретних входів;
  • 2 гальванічно розв’язаних дискретних виходи;
  • Живлення: +2х5 В; ±15В.
  • Розміри: 120х90х25 мм.

vigliad_controlera_1 vigliad_controlera_2

Рис. 1. Зовнішній вигляд модифікацій уніфікованого цифрового контролера

4. Стан розробки
Контролер знаходиться у виробництві з 2004 року. За цей час він був застосований при розробці електромеханічних систем у наступних використаннях.

Векторно-керований асинхронний електропривод
Функціональна схема розробленого асинхронного електроприводу показана на Рис. 2, а экспериментальний зразок перетворювача частоти потужністю 2.2 кВт на Рис. 3. Розроблений електропривод забезпечує керування асинхронним двигуном в режимах частотного, векторного, та векторного бездавачевого керування з підвищеними показниками якості керування та енергетичної ефективності процесу електромеханічного перетворення енергії. Розробка експериментально протестована у діапазоні потужностей до 50 кВт.

func_shema

Рис. 3. Функціональна схема асинхронного електроприводу
zrazok_pch
Рис. 4. Експериментальний зразок ПЧ для електроприводу змінного струму

Вітрогенеруюча установка на основі машини подвійного живлення
Контролер з програмним забезпеченням, що реалізує алгоритми векторного керування машиною подвійного живлення, використані на вітрогенеруючій установці потужністю 350 – 400 кВА. Генеруюча установка працює паралельно з мережею. Керування МПЖ здійснюється за допомогою реверсивного перетворювача в колі ротора. Функціональна схема вітрогенеруючої установки показана на Рис. 5, за зовнішній вигляд вітряка – на Рис. 6.

func_shema_ystanovki

Рис. 5. Функціональна схема генеруючої установки з МПЖ

vitro_generator

Рис. 6. Зовнішній вигляд вітрогенератора

Система векторного керування МПЖ станції оборотного водопостачання
Контролер з програмним забезпеченням, що реалізує алгоритми векторного керування МДЖ в двигуновому режимі впроваджені на станції оборотного. Функціональна схема електроприводу на основі МПЖ показана на Рис. 7.
Потужність МПЖ – 750 кВт.
Напруга статора – 6 кВ.
Напруга ротора – 380 В.
Зовнішній вигляд насосної установки та перетворювача в колі ротора показані на Рис. 8.

func_shema_nasosa

Рис.7. Функціональна схема електроприводу насоса на основі МПЖ РАД-750

 
pch_shafa                                         pch_vyd

nasosna_ystanovka
Рис. 8. Перетворювач в колі ротора і насосна установка на основі МПЖ РАД-750

Асинхронний тяговий електропривод пасажирського трамваю
Короткі технічні характеристики вагону

  • Максимальне прискорення вагону 1,3…1,5 м/с2.
  • Максимальне сповільнення вагону 1,8…2 м/с2.
  • Максимальна швидкість 75 км/г.
  • Мінімальна швидкість 1 км/г.
  • Напруга контактної мережі від 400 до 720 В.
  • Максимальний уклін 90 промілей.

Трамвай оснащено тяговими візками, на яких встановлено по два АД потужністю 50 кВт. Обидва двигуни кожного візка підключені паралельно до виходу інвертора напруги. Інформація про швидкість двигунів вимірюється за допомогою двох датчиків швидкості з розподільчою здатністю 192 імп/об.
Функціональна схема тягового електропривода одного візка показана на Рис. 9. На схемі позначені: ДС1 – датчик струму контактної мережі, ДС2 – ДС4 – датчик вихідного струму інвертора, ДН1 – датчик напруги контактної мережі, ДН2 – датчик напруги ланки постійного струму, ДШ1 и ДШ2 – датчики кутової швидкості двигунів. Зовнішній вигляд трамвайних вагонів, на яких встановлено розроблений електропривод, наведено на Рис. 10.
Алгоритми керування моментом приводних АД програмно реалізовані на уніфікованому цифровому контролері.
Максимальна швидкість вагону складає 75 км/г, що відповідає кутовій швидкості обертання ротору приводного АД, яка дорівнює 418 рад/с (266% від номінального значення).

func_shema_ep

Рис. 9. Функціональна схема тягового електроприводу.

tramvay_1

Рис. 10.

5. Захищеність інноваційної розробки патентами
В стадії захисту
6. Економічний розділ пропозиції
Існуючі у закордонних виробників електроприводи для спеціальних застосувань, зазвичай в два і більше разів дорожчі за створені з використанням розробленого уніфікованого контролера та алгоритмів керування. Застосування високоефективних алгоритмів керування машинами змінного струму дозволяє зменшити втрати активної потужності в електромеханічних системах до 20%.
7. Інформація про розробників
Кафедра автоматизації електромеханічних систем та електроприводу НТУУ «КПІ»
Науковий керівник – проф., д.т.н. Сергій Михайлович Пересада
Відповідальний виконавець – доц., к.т.н. Сергій Миколайович Ковбаса
Телефон: 8-044-241-86-56, 8-044-236-99-30
e-mail: sergeyk@fea.kpi.ua
Адреса: Кафедра АЕМС-ЕП, НТУУ”КПІ”, проспект Перемоги 37, Київ, 03056

Статистика



Навчальний рік 2015/2016


Відмінники: 13
Хорошистів: 131
Відраховано: 2
Всього навчається: 198

Оголошення



EN працевлаштування

До уваги випускників минулих років і спеціалістів 6-го курсу

Всі хто не має місця роботи по спеціальності, яке Вас повністю задовольняє, напишіть на пошту  epa_at_kpi.ua або телефонуйте о94 9249782, є цікаві вакансії.

EN працевлаштування

Партнери