dr inż. WIKTOR HUDY dr hab. inż. KAZIMIERZ JARACZ Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie Instytut Techniki

Podobne dokumenty
Badanie wpływu zakłóceń sygnałów wejściowych regulatorów typu PI w układzie sterowania polowo-zorientowanego z silnikiem indukcyjnym

WPŁYW ADDYTYWNYCH ZAKŁÓCEŃ TYPU SINUSOIDALNEGO SYGNAŁÓW WEJŚCIOWYCH REGULATORÓW PI W UKŁADZIE FOC Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM NA PRĘDKOŚĆ OBROTOWĄ

POZNAN UNIVE RSITY OF TE CHNOLOGY ACADE MIC JOURNALS No 72 Electrical Engineering 2012

Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Sterowanie napędów i serwonapędów elektrycznych

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

d J m m dt model maszyny prądu stałego

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Rozwój sterowania prędkością silnika indukcyjnego trójfazowego

ANALIZA PRACY SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI W WARUNKACH ZAPADU NAPIĘCIA

Wykaz ważniejszych oznaczeń Podstawowe informacje o napędzie z silnikami bezszczotkowymi... 13

SPIS TREŚCI PRZEDMOWA WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ 1. PODSTAWOWE INFORMACJE O NAPĘDZIE Z SILNIKAMI BEZSZCZOTKOWYMI 1.1. Zasada działania i

ANALIZA POLOWA I OBWODOWA SILNIKA SYNCHRONICZNEGO Z MAGNESAMI TRWAŁYMI STEROWANEGO REGULATOREM HISTEREZOWYM

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

STEROWANIE UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM W ZASTOSOWANIACH TRAKCYJNYCH

Bezpośrednie sterowanie momentem silnika indukcyjnego zasilanego z 3-poziomowego. przekształtnika MSI z kondensatorami o zmiennym potencjale

ANALIZA WPŁYWU USZKODZEŃ CZUJNIKÓW PRĄDU STOJANA NA PRACĘ WEKTOROWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO KONCEPCJA UKŁADU ODPORNEGO

Implementacja sterowania DTC- do przekształtnika trójpoziomowego

Maszyny synchroniczne - budowa


ANALIZA PRACY SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO W ASPEKCIE STEROWANIA WEKTOROWEGO

OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI

Silnik indukcyjny - historia

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI SILNIKA SZEREGOWEGO PRĄDU STAŁEGO KONFIGUROWANY GRAFICZNIE

ANALIZA WEKTOROWYCH METOD PRZEKSZTAŁTNIKOWEGO STEROWANIA AUTONOMICZNYM GENERATOREM INDUKCYJNYM

ANALIZA WPŁYWU WYBRANYCH PARAMETRÓW NA DYNAMIKĘ SILNIKA RELUKTANCYJNEGO

Analiza układu wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym z uszkodzonymi prętami klatki wirnika

PL B1. Sposób regulacji prądu silnika asynchronicznego w układzie bez czujnika prędkości obrotowej. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL

BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW MUTACJI POSTĘPOWEJ W EWOLUCYJNEJ METODZIE IDENTYFIKACJI PARAMETRÓW MODELU MATEMATYCZNEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

KONCEPCJA NEURONOWEGO DETEKTORA USZKODZEŃ CZUJNIKA PRĘDKOŚCI DLA UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM STEROWANYCH METODĄ POLOWO ZORIENTOWANĄ

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

ANALIZA WRAŻLIWOŚCI WYBRANYCH ESTYMATORÓW ZMIENNYCH STANU NA BŁĘDNĄ IDENTYFIKACJĘ PARAMETRÓW SCHEMATU ZASTĘPCZEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Dobór regulatorów. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW I SYMULACJA PRACY SILNIKA INDUKCYJNEGO WSPÓŁPRACUJĄCEGO Z UKŁADEM FALOWNIKOWYM

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Załącznik nr Wybrane w pracy ustawienia modelu maszyny asynchronicznej w środowisku Matalab/Simulink karta Configuration...

7 Dodatek II Ogólna teoria prądu przemiennego

ZAGADNIENIA STANÓW DYNAMICZNYCH TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH W WYBRANYCH NIESYMETRYCZNYCH UKŁADACH POŁĄCZEŃ

PL B1. Sposób i układ sterowania przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu zasilającego silnik indukcyjny

Silniki prądu stałego. Wiadomości ogólne

SILNIK SYNCHRONICZNY ŚREDNIEJ MOCY Z MAGNESAMI TRWAŁYMI ZASILANY Z FALOWNIKA

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

WYBRANE PROBLEMY DIAGNOSTYKI UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z FALOWNIKAMI NAPIĘCIA

BADANIA ELEKTROMECHANICZNYCH ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH ZWAŁOWARKI ZGOT

Badanie prądnicy synchronicznej

STEROWANIE POLOWO-ZORIENTOWANE WIELOFAZOWYM SILNIKIEM INDUKCYJNYM Z ZASTOSOWANIEM METOD MODULACJI WEKTOROWEJ

Przegląd koncepcji maszyn wzbudzanych hybrydowo do zastosowania w napędzie samochodów

BADANIE WPŁYWU GRUBOŚCI SZCZELINY POWIETRZNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH W OPARCIU O OBLICZENIA POLOWE

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

ANALIZA WPŁYWU METODY ADAPTACJI REGULTAORA PRĘDKOŚCI NA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE NAPĘDU INDUKCYJNEGO

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

MASZYNY INDUKCYJNE SPECJALNE

UKŁAD HAMOWANIA ELEKTRYCZNEGO DO BADANIA NAPĘDÓW

Z powyższej zależności wynikają prędkości synchroniczne n 0 podane niżej dla kilku wybranych wartości liczby par biegunów:

ANALIZA SYMPTOMÓW USZKODZEŃ ŁĄCZNIKÓW TRANZYSTOROWYCH FALOWNIKA NAPIĘCIA W NAPĘDZIE INDUKCYJNYM

PL B1. Sposób regulacji prędkości obrotowej silnika asynchronicznego zasilanego z falownika napięcia z filtrem silnikowym

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Ćwiczenie 3 Falownik

ANALIZA WPŁYWU NIESYMETRII NAPIĘCIA SIECI NA OBCIĄŻALNOŚĆ TRÓJFAZOWYCH SILNIKÓW INDUKCYJNYCH

przedmiot kierunkowy obowiązkowy polski semestr VI

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

Wybrane problemy diagnostyki układów napędowych z falownikami napięcia

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

PRZEGLĄD KONSTRUKCJI JEDNOFAZOWYCH SILNIKÓW SYNCHRONICZNYCH Z MAGNESAMI TRWAŁYMI O ROZRUCHU BEZPOŚREDNIM

PROGRAMY I WYMAGANIA TEORETYCZNE DO ĆWICZEŃ W LABORATORIUM NAPĘDOWYM DLA STUDIÓW DZIENNYCH, WYDZIAŁU ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI.

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Maszyna indukcyjna dwustronnie zasilana metody sterowania, właściwości, zastosowania

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 20/10. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL WUP 05/15. rzecz. pat.

STEROWANIE PRACĄ SILNIKA INDUKCYJNEGO W ASPEKCIE BEZCZUJNIKOWEJ REGULACJI PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ ZA POMOCĄ SZTUCZNYCH SIECI NEURONOWYCH

BADANIE SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO (SRM) CZĘŚĆ 2 PRACA DYNAMICZNA SILNIKA

Laboratorium Elektromechaniczne Systemy Napędowe BADANIE AUTONOMICZNEGO GENERATORA INDUKCYJNEGO

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

ANALIZA WPŁYWU USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT FALOWNIKA NAPIĘCIA NA PRZEBIEGI ZMIENNYCH STANU W NAPĘDZIE INDUKCYJNYM

PORÓWNANIE WŁAŚCIWOŚCI WEKTOROWYCH METOD REGULACJI MOMENTU I STRUMIENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ (DTC I FOC)

POLOWO - OBWODOWY MODEL BEZSZCZOTKOWEJ WZBUDNICY GENERATORA SYNCHRONICZNEGO

CHARAKTERYSTYKI EKSPLOATACYJNE SILNIKA INDUKCYJNEGO Z USZKODZONĄ KLATKĄ WIRNIKA

przedmiot kierunkowy obowiązkowy polski semestr I

MODEL SYMULACYJNY JEDNOFAZOWEGO PROSTOWNIKA DIODOWEGO Z MODULATOREM PRĄDU

przedmiot kierunkowy obowiązkowy polski semestr VI

WPŁYW SPOSOBU ADAPTACJI PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ W ESTYMATORZE MRAS NA WŁAŚCIWOŚCI BEZCZUJNIKO- WEGO UKŁADU WEKTOROWEGO STEROWANIA SILNIKA INDUKCYJNEGO

1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki:

Zastosowanie sztucznej sieci neuronowej do regulacji prędkości kątowej silnika indukcyjnego w układzie sterowania typu IFOC

Laboratorium Elektroniki w Budowie Maszyn

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

MODEL SYMULACYJNY ENERGOELEKTRONICZNEGO STEROWANEGO ŹRÓDŁA PRĄDOWEGO PRĄDU STAŁEGO BAZUJĄCEGO NA STRUKTURZE BUCK-BOOST CZĘŚĆ 2

Problemy optymalizacji układów napędowych w automatyce i robotyce

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora

SILNIKI PRĄDU STAŁEGO

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 5. Analiza pracy oraz zasada działania silników asynchronicznych

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

Podstawy Automatyki. Wykład 7 - Jakość układu regulacji. Dobór nastaw regulatorów PID. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Badanie kaskadowego układu regulacji na przykładzie serwomechanizmu

Laboratorium. Automatyka napędu elektrycznego

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Laboratorium z Elektrotechniki z Napędami Elektrycznymi

Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

BADANIE SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO (SRM) CZĘŚĆ 1 POMIARY MOMENTU STATYCZNEGO

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Transkrypt:

dr inż. WIKTOR HUDY dr hab. inż. KAZIMIERZ JARACZ Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie Instytut Techniki Analiza układów regulacji prędkości obrotowej silnika indukcyjnego małej mocy z wewnętrznym obwodem bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym przy wykorzystaniu pakietu MATLAB/Simulink W artykule zaprezentowano i przeanalizowano układy regulacji prędkości silnika indukcyjnego o trzech parach biegunów z wewnętrznym obwodem bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym. Parametry modelu matematycznego silnika indukcyjnego zidentyfikowano metodą ewolucyjną. Badano odpowiedź układu sterowania na skokowo zadaną wartość prędkości oraz na skokowo zadaną wartość momentu obciążenia. Obliczenia przeprowadzono przy wykorzystaniu pakietu MATLAB/Simulink. 1. WPROWADZENIE Silniki indukcyjne ze względu na prostą budowę i stosunkowo niskie koszty produkcji (w porównaniu do innych silników) są chętnie wykorzystywane w napędach elektrycznych różnych zespołów elektromechanicznych. Jednakże prostota ich budowy nie przekłada się na łatwość sterowania prędkością obrotową. Problem ten był poruszany w wielu pracach i stanowił przedmiot zainteresowania wielu badaczy [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13]. Obecnie nowoczesny napęd elektryczny z silnikiem indukcyjnym jest napędem o sterowaniu wektorowym. Współczesne układy sterowania to układy sterowania polowo zorientowanego [3, 4, 5, 7] oraz układy bezpośredniego sterowania momentem i strumieniem (ang. Direct Torque and Flux Control w skrócie DTFC) [1, 4, 5, 7, 8, 13]. 2. RODZAJE UKŁADÓW STEROWANIA PRĘDKOŚCIĄ OBROTOWĄ SILNIKÓW INDUKCYJNYCH Przy założeniach upraszczających, takich jak w przywołanych publikacjach [3, 7, 9, 11], tj.: nie uwzględnia się nasycenia obwodu magnetycznego silnika i przyjmuje się monoharmoniczne pole magnetyczne w szczelinie, nie uwzględnia się strat mocy w rdzeniu obwodu magnetycznego, przyjmuje się symetryczne uzwojenie trójfazowe dla stojana, uzwojenia wirnika klatkowego zastępuje się równoważnym uzwojeniem 3-fazowym, sprzężenie magnetyczne pomiędzy uzwojeniami fazowymi stojana oraz zastąpionymi uzwojeniami wirnika zachodzą tylko dzięki monoharmonicznemu polu głównemu,

Nr 9(511) WRZESIEŃ 2013 15 model matematyczny silnika indukcyjnego jest opisany we współrzędnych ABC układem 5-ciu równań różniczkowych nieliniowych o zmiennych współczynnikach. Układ ten jest trudny do badania. Opra- cowano szereg przekształceń ułatwiających jego analizę i sterowanie. Na rys. 1. przedstawiono podział układów sterowania prędkością obrotową silników indukcyjnych [5, 7, 8, 13]. Rys. 1. Podział metod sterowania prędkością obrotową silnika indukcyjnego [5, 7, 8, 13] Dla potrzeb niniejszego artykułu badano układ bezpośredniego sterowania momentem (ang. Direct Torque Control w skrócie DTC) zaproponowany przez Takahashi ego oraz Noguchi ego [7]. W układzie tym, w przeciwieństwie do innych układów FOC [3, 4, 6, 7], nie ma regulatorów prądów stojana. Są natomiast nieliniowe regulatory momentu elektromagnetycznego i strumienia magnetycznego. Łączniki falownika sterowane są tak, by bezpośrednio wpływać na wartość momentu elektromagnetycznego oraz na wartość amplitudy strumienia magnetycznego. Mimo oczywistych zalet sformułowano również i wady takiego rozwiązania [1, 5, 8, 13]. Są to: heksagonalny strumień oraz odkształcony przebieg prądu przy niskich wartościach prędkości obrotowej napędu, brak możliwości wzbudzenia maszyny przy nastawionej zerowej wartości momentu, zmienna częstotliwość łączeń falownika, zmienne pulsacje momentu elektromagnetycznego. Na rys. 2. przedstawiono badany układ w formie schematów blokowych, natomiast na rys. 3. przedstawiono ten sam układ w notacji MATLAB-a/ Simulink-a, w środowisku którego przeprowadzono badania symulacyjne. Rys. 2. Schemat blokowy układu bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym [4, 6, 7]

16 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 3. Układ bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym w notacji MATLAB-a/Simulink-a [14] W układzie bezpośredniego sterowania momentem elektromagnetycznym (DTC) steruje się kluczami falownika w ten sposób, by bezpośrednio wpływać na wartość momentu elektromagnetycznego oraz na wartość amplitudy strumienia magnetycznego silnika [1, 5, 7, 8, 13]. Moment elektromagnetyczny wyraża się zależnością: T cψ Ψ sin (1) e gdzie: T e moment elektromagnetyczny silnika, c stała zależna od parametrów silnika, r strumień magnetyczny skojarzony wirnika, s strumień magnetyczny skojarzony stojana, kąt między strumieniami r oraz s. s Przełączanie wektora napięcia wpływa na: wartości amplitud strumieni s oraz r, kąt wzajemnego położenia w przestrzeni tych strumieni. r Z własności silnika indukcyjnego wynika, że taki sposób przełączania wpływa w pierwszej kolejności na wartość amplitudy strumienia stojana s. Na wartość amplitudy strumienia wirnika r sposób przełączania oddziałuje z pewnym opóźnieniem. Wynika stąd oczywisty wniosek, że należy kontrolować wartość amplitudy strumienia stojana s oraz kąt. Jak wynika z wzoru (1), sterując strumieniami i ich wzajemnym położeniem, wpływa się na wartość momentu elektromagnetycznego silnika T e. W układzie współrzędnych 0xy, wirującym z prędkością synchroniczną wraz z wektorem strumienia stojana, składowa rzeczywista napięcia steruje długością wektora strumienia stojana, natomiast składowa urojona wartością momentu elektromagnetycznego. Spotykane są rozwiązania układu DTC z bezpośrednim pomiarem prędkości obrotowej, wówczas obserwator/estymator będzie obliczał w czasie rzeczywistym tylko wartości strumieni, ich wzajemnego położenia i momentu elektromagnetycznego (rys. 4). Takie rozwiązanie wymaga zastosowania zewnętrznego miernika prędkości obrotowej wału maszyny. Rys. 4. Schemat bloku funkcyjnego DTC z silnikiem indukcyjnym, stanowiącym model matematyczny tego silnika, regulatora prędkości oraz przemiennika częstotliwości, a także moduł DTC z rys. 1. [14]

Nr 9(511) WRZESIEŃ 2013 17 3. BADANIA UKŁADU DTC Silnikiem sterowanym był silnik o symbolu Sg90L-6, wyprodukowany przez firmę Tamel. Jego parametry modelu matematycznego zostały obliczone przez algorytm ewolucyjny [3]. W kontekście prac nad niniejszym artykułem zbadano układ sterowania z DTC dla różnych nastaw parametrów regulatora prędkości typu PI. Zastosowano algorytmy optymalizacji parametrycznej według [12]: Zieglera-Nicholsa, Passena, Hanssena-Offereinsa, będące algorytmami doświadczalnymi polegającymi na doprowadzaniu układu na granicę stabilności i odczycie wartości wzmocnienia krytycznego k kr oraz parametru zależnego od czasu zdwojenia krytycznego k i,kr. Wartości wzmocnienia oraz parametru zależnego od czasu zdwojenia odczytuje się według tabeli 1. Wszystkie obliczenia i symulacje przeprowadzono przy wykorzystaniu pakietu MATLAB/Simulink. Badano odpowiedź układu DTC na skok jednostkowy zadanej prędkości (rys. 5) i skok jednostkowy zadanego obciążenia (rys. 6). Algorytmy optymalizacji parametrycznej dla regulatorów typu PI [12] Tabela 1. Nazwa algorytmu Nastawy regulatora PI Algorytm wyznaczania wartości wielkości krytycznych k kr, k i,kr : Zieglera-Nicholsa Passena Hanssena-Offereinsa k p,zn = 0,45 k kr k i,zn = 0,83 k i,kr k p,p = 0,15 k kr k i,p = 0,4 k i,kr k p,ho = 0,45 k kr k i,ho = 1/3 k i,kr ustawić regulator na działanie proporcjonalne, zwiększać wzmocnienie do granicy stabilności, odczytać wartość wzmocnienia krytycznego k kr, zmierzyć okres oscylacji i obliczyć parametr zależny od czasu zdwojenia krytycznego k i,kr, ustawić wartości parametrów regulatora wg wskazań z tabeli 1. ustawić regulator na działanie proporcjonalne, zwiększać wzmocnienie do granicy stabilności, odczytać wartość wzmocnienia krytycznego k kr, ustawić wartość wzmocnienia krytycznego na regulatorze wg wskazań z tabeli 1., zwiększać wartość parametru zależnego od czasu zdwojenia do granicy stabilności, ustawić wartość parametru zależnego od czasu zdwojenia k i,ho na regulatorze. Rys. 5. Zadana funkcja prędkości obrotowej, jaką realizować miał układ sterowania (opracowanie własne) Rys. 6. Zadana funkcja momentu obciążenia, jaką realizować miał układ sterowania (opracowanie własne)

18 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 3.1. Wyniki badań dla nastaw metodą Zieglera-Nicholsa Symulację przeprowadzono dla parametrów: wzmocnienie regulatora k p,zn = 0,4365, parametr zależny od czasu zdwojenia k i,zn = 0,0028. Na rysunkach 7., 8., 9. i 10. wykreślono: przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (rys. 7), przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego przez regulator prędkości (rys. 8), przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (rys. 9), przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (rys. 10). Rys. 7. Przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz prędkości obrotowej rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (opracowanie własne) Rys. 8. Przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego (opracowanie własne) Rys. 9. Przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (opracowanie własne)

Nr 9(511) WRZESIEŃ 2013 19 Rys. 10. Przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (opracowanie własne) 3.2. Wyniki badań dla nastaw metodą Passena Symulację przeprowadzono dla parametrów: wzmocnienie regulatora k p,p = 0,1455, parametr zależny od czasu zdwojenia k i,p = 0,4365. Na rysunkach 11., 12., 13. i 14. wykreślono: przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (rys. 11), przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego przez regulator prędkości (rys. 12), przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (rys. 13), przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (rys. 14). Rys. 11. Przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz prędkości obrotowej rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (opracowanie własne) Rys. 12. Przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego (opracowanie własne)

20 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Rys. 13. Przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (opracowanie własne) Rys. 14. Przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (opracowanie własne) 3.3. Wyniki badań dla nastaw metodą Hanssena-Offereinsa Symulację przeprowadzono dla parametrów: wzmocnienie regulatora k p,ho = 0,4365, parametr zależny od czasu zdwojenia k i,ho = 45. Na rysunkach 15., 16., 17. i 18. wykreślono: przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (rys. 15), przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego przez regulator prędkości (rys. 16), przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (rys. 17), przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (rys. 18). Rys. 15. Przebieg prędkości obrotowej zadanej oraz prędkości obrotowej rzeczywistej realizowanej przez układ sterowania (opracowanie własne)

Nr 9(511) WRZESIEŃ 2013 21 Rys. 16. Przebieg momentu elektromagnetycznego zadanego (opracowanie własne) Rys. 17. Przebieg momentu elektromagnetycznego rzeczywistego (opracowanie własne) Rys. 18. Przebieg wartości prądu pierwszej fazy stojana (opracowanie własne) 4. PODSUMOWANIE Jak wynika z przeprowadzonych badań, zastosowanie różnych metod strojenia regulatora prędkości miało wpływ na uzyskiwane parametry poszczególnych przebiegów. Przebieg prędkości obrotowej w przypadku zastosowania metody strojenia według Hanssena-Offereinsa charakteryzował się najkrótszym czasem regulacji i największym przeregulowaniem, natomiast w przypadku metody według Passena minimalnym przeregulowaniem, ale za to największą wartością różnicy prędkości po obciążeniu maszyny. Przebieg momentu elektromagnetycznego, jaki miał realizować układ sterowania przy użyciu metody strojenia według Passena, wykazywał najbardziej łagodny charakter, natomiast w przypadku metody według Hanssena-Offereinsa miał najwięcej

22 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA ekstremów lokalnych i najbardziej strome zbocza spośród badanych. Przebiegi wartości prądów pierwszej fazy stojana miały zbliżone cechy przy wykorzystaniu wszystkich metod strojenia regulatorów. Można zatem stwierdzić, że metoda Passena nadaje się do zastosowania w układach, w których niedopuszczalne jest przeregulowanie, natomiast jeżeli użytkownikowi zależy na najkrótszym czasie regulacji, powinien zastosować metodę Hanssena-Offereinsa w procesie optymalizacji parametrycznej układu regulacji prędkości z DTC i silnikiem klatkowym Sg90L-6. Literatura 1. Dopenbrock M.: Direct self-control (DSC) of inverter-fed induction machine. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 3, no. 4, Oct. 1988, s. 420-429. 2. Głowacz W.: Automatyczny system dialogowy oparty na klasyfikatorze rozmytym i gramatyce precedensyjnej w bezpieczeństwie transportu. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 2010, nr 10,, s. 24-27. 3. Hudy W., Jaracz K.: Analysis of Evolutionary Simulation of Parametric Optimization of Different Field-Oriented Control Systems with Induction Motors. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 2011, nr 12(490), s. 20-26 (in Polish). 4. Kaźmierkowski M. P.: Porównanie metody sterowania polowozorientowanego z metodą bezpośredniej regulacji momentu silnika klatkowego. Przegląd Elektrotechniczny, nr 4, Warszawa 1998. 5. Korzeniowski M. T.: Nowe algorytmy bezpośredniej regulacji momentu i strumienia silnika indukcyjnego zasilanego z trójpoziomowego przekształtnika DC/AC, rozprawa doktorska, Politechnika Białostocka, Białystok 2009. 6. Leonard W.: Control of Electrical Drives, Springer Verlag, Berlin 1985. 7. Orłowska-Kowalska T.: Control systems of the induction motors without sensors, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (2003) (in Polish). 8. Takahashi I., Noguchi T.: A new quick response and high efficienty control strategy of an induction motor. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-22, no. 5, Sep/Oct 1986, s. 820-827. 9. Plamitzer A. M.: Electrical machines, WNT, vol. 4, Warszawa 1970 (in Polish). 10. Pytel K., Jaracz K.: Analiza możliwości wykorzystania wybranych hybrydowych układów pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. Electrical Engineering, issue 70, Poznan University of Technology Academic Journals, Poznan 2012, ISSN 1897-0737, p. 173-180. 11. Sobczyk T. J.: Metodyczne aspekty modelowania matematycznego maszyn indukcyjnych, WNT, Warszawa 2004. 12. Vítečková M., Víteček A.: Vybrané metody seřizování regulátorů. VŠB-TU Ostrava, Fakulta strojní, Ostrava 2011, ISBN 978-80- 248-2503-8. 13. Żelechowski M.: Space Vector Modulated Direct Torque Controlled (DTC-SVM) Inverter Fed Induction Motor Drive, PhD Thesis, Warsaw University of Technology, 2005. 14. Materiały pomocy programu MATLAB/Simulink. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów. KOMUNIKAT Centrum Badań i Certyfikacji Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG Jednostki Certyfikującej Wyroby (certyfikat akredytacji nr AC 053) o wydanych i cofniętych certyfikatach Wydano: 1. Certyfikat zgodności nr 7/2013 uzyskany w certyfikacji dobrowolnej, system 5. wg PKN-ISO/IEC Guide 67 (Katowice, 06.06.2013 r.). Dostawca: Wyrób: Typ (odmiany): FABRYKA KABLI MADEX SPÓŁKA JAWNA ul. Żurawia 96, Stefanówka, 05-462 Wiązowna Górnicze kable telekomunikacyjne z wiązkami parowymi, o izolacji polietylenowej i powłoce polwinitowej, opancerzone i nieopancerzone YnTKGX, YTKGXFtyn, YTKGXFoyn