1. Charakterystyka układu napędowego

Transkrypt

1 1. Charakterystyka układu napędowego PLC DSP IGBT HF...C Współczesny układ napędowy zawiera wiele sprzężeń zwrotnych jest zatem układem regulowanym 1

2 Prosty UKŁAD NAPĘDOWY informatyka przemysłowa zewn. PLC sterowanie nadrzędne sieć zasilająca (źródło energii) czujniki pomiarowe DSP -układ identyfikacji i sterowania napędem czujniki pomiarowe St er o wa ni e czujniki pomiarowe czujniki pomiarowe przekształtnik energoelektroniczny maszyna elektryczna maszyna robocza 2

3 Jedno urządzenie zawiera szereg prostych układów napędowych 3

4 Prototyp samochodu elektrycznego prosty układ napędowy z jednym źródłem energii 4

5 Elektryczny układ napędowy Hybrydowy układ napędowy (np. silnik spalinowy + elektryczny) Dwa źródła energii 5

6 UKŁADY NAPĘDOWE Napęd hybrydowy Silnik spalinowy + elektryczny 6

7 Prosty UKŁAD NAPĘDOWY OBWÓD SILNOPRĄDOWY sieć zasilająca (ŹRÓDŁO ENERGII) P zas (u s, i s, t, T L, ω, dω/dt) W zas (u s, i s, t, T L, ω, dω/dt ) przekształtnik energoelektroniczny maszyna elektryczna ω, Τ n maszyna robocza 7

8 UKŁAD NAPĘDOWY OBWÓD SILNOPRĄDOWY I STEROWANIE sieć zasilająca (ŹRÓDŁO ENERGII) czujniki pomiarowe PLC sterowanie nadrzędne Układ identyfikacji i sterowania napędem (DSP) St er o w a ni e czujniki pomiarowe czujniki pomiarowe czujniki pomiarowe przekształtnik energoelektroniczny maszyna elektryczna ω, Τ n maszyna robocza 8

9 9

10 4µs/dz i L [10A/div] Wymagana jest wielka szybkość przenoszenia sygnałów 10

11 Zasilacz powinien dostarczać energii elektrycznej w obwodzie o bardzo małej indukcyjności sterowanie bramką tranzystora, zasilanie czujnika pomiarowego Zasilanie nowoczesnych układów przełączających 0,7V/150A 11

12 200MHz Zasilacz powinien być przystosowany do zasilania obwodów wysokiej częstotliwości 200MHz 12

13 33MHz 13

14 UKŁAD NAPĘDOWY informatyka przemysłowa zewn. PLC sterowanie nadrzędne sieć zasilająca (źródło energii) czujniki pomiarowe DSP -układ identyfikacji i sterowania napędem St er o w a ni e czujniki pomiarowe czujniki pomiarowe czujniki pomiarowe przekształtnik energoelektroniczny maszyna elektryczna maszyna robocza 14

15 Układ zintegrowany: Przekształtnik, Silnik, Pompa, Regulator Procesu pompa SILNIK FALOWNIK I REGULATOR Automatyka Napędu + Automatyka Procesu 15

16 Hamowanie ze zwrotem energii - Jeżeli zastępuje hamowanie mechaniczne to wydłuża żywotność maszyny roboczej (układu hamulcowego) Jest bardziej precyzyjne i umożliwia kontrolę np. poślizgu Zmniejsza zużycie energii (tramwaj w śródmieściu!, dźwig) 16

17 UKŁAD NAPĘDOWY OBWÓD SILNOPRĄDOWY - koszty sieć zasilająca (ŹRÓDŁO ENERGII) Za co płacimy: za moc zamówioną za zużytą energię za moc szczytową za przekroczoną moc za.?. Harmoniczne? Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne P zas,q zas (u s, i s, t, T L, ω m ) W cz, W b (u s, i s, t, T L, ω m ) przekształtnik energoelektroniczny maszyna elektryczna T L, ω maszyna robocza 17

18 WYMAGANIA STAWIANE NAPĘDOWI 50Hz, dc var M układ sterowania 1. Zapewnienie zadanej prędkości maszyny roboczej ω = f(t), ω = f(droga), 1. Zapewnienie zadanego momentu napędowego T n = f(t) 2. Praca w określonym środowisku w zakresie żądanych temperatur 3. Negatywne oddziaływanie na sieć w granicach norm? 4. Kompatybilność elektromagnetyczna 5. Niskie (konkurencyjne) koszty wytworzenia i eksploatacji 6. Odporność na zakłócenia przychodzące z sieci i otoczenia 18

19 Napęd elektryczny zasilany z ogniwa paliwowego ze źródła nieprzystosowanego do szybkich zmian mocy obciążenia i zwrotu energii- dodatkowe wymagania dotyczące układu napędowego - źródło hybrydowe 19

20 DSP CONTROLLER DEDICATED FOR POWER ELECTRONICS, SPEECH, SOUND AND GRAPHICS. Super Harvard ARchitecture Computer (SHARC) with 16,000 gates programmable FPGA. 32-Bit IEEE Floating-Point Computation Units Multiplier, ALU, and Shifter 1 Megabit On-Chip SRAM Memory and Integrated I/O Peripherals - A Complete System-On-A-Chip Integrated Multiprocessing Features 20

21 ZNE Procesor DSP w pracy dyplomowej mgr 21

22 DSP CONTROLLER KEY FEATURE 16 Analog inputs, 12 PWM channels (12 bit resolution) Character and graphical LCD hardware interface 20 digital programmable I/O ports, keyboard hardware interface 2 dedicated hardware ports for SEMIKRON SKiiP modules RS 232 interface 40 MIPS, 25 ns Instruction Rate, Single-Cycle Instruction Execution 120 MFLOPS Peak, 80 MFLOPS Sustained Performance IEEE JTAG Standard Test Access Port and On-Chip Emulation Flexible Data Formats & 40-Bit Extended Precision: 32-Bit Single-Precision & 40-Bit Extended-Precision IEEE Floating-Point Data Formats 32-Bit Fixed-Point Data Format, Integer & Fractional, with 80-Bit Accumulators Parallel Computations: Single-Cycle Multiply & ALU Operations in Parallel with Dual Memory Read/Writes & Instruction Fetch Multiply with Add & Subtract for Accelerated FFT Butterfly Computation 1024-Point Complex FFT Benchmark: 0.46 msec (18,221 cycles) Off-Chip Memory Interfacing: 4 Gigawords Addressable (32-bit Address) DMA Controller: 6 DMA Channels, Peripherals, Host Processor, or Serial Ports Multiprocessing: Glueless Connection for Scalable DSP Multiprocessing Architecture Distributed On-Chip Bus Arbitration for Parallel Bus Connect of Up To 6 ADSP-21061s Plus Serial Ports: Two 40 Mbit/s Synchronous Serial Ports, Independent Transmit & Receive Functions 22

23 Model do sprawdzenia koncepcji 23

24 Model do sprawdzenia koncepcji (prototyp?) 24