DOI: 10.17586/2226-1494-2020-20-2-290-300


УДК621.314

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ С ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМЫМ УПРАВЛЕНИЕ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Анучин А.С., Демидова Г.Л., Вагапов Ю., Стжелецки Р.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Анучин А.С., Демидова Г.Л., Вагапов Ю., Стжелецки Р. Исследование систем управления электроприводами с программно-конфигурируемым управлением в реальном времени // Научно-технический вестник информа- ционных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 2. С. 290–300. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-2-290-300


Аннотация
Предмет исследования. Представлен учебно-лабораторный стенд для исследования систем управления элек- троприводами. Стенд используется для обучения студентов системам управления электроприводами и предна- значен для повышения эффективности усвоения материала. Метод. В основу предлагаемого решения положен метод взаимного нагружения электрических машин, питаемых от силовых преобразователей с общим звеном постоянного тока. Это позволяет использовать одну электрическую машину в качестве испытуемой, а другую — в качестве нагрузочной, и наоборот. Обеспечивается переток мощности от машины, работающей в генераторном режиме, к машине, функционирующей в двигательном. Подобное решение обеспечивает энергосберегающий режим работы — из сети потребляются только мощности для покрытия потерь в силовых преобразователях и машинном агрегате. Для изучения различных структур систем управления электродвигателей постоянного и переменного тока предложен способ организации программного обеспечения со свободно конфигурируемой структурой. Основные результаты. Приведено описание лабораторных стендов. Каждый стенд содержит двухмашинный агрегат, где электродвигатель получает питание от своего полупроводникового преобразователя, управляемого в реальном времени микроконтроллерной системой. Созданное программное обеспечение позво- ляет синтезировать исследуемую структуру управления с помощью настроек системы управления. Настройка осуществляется с использованием ряда свободно конфигурируемых управляющих элементов, которые ком- пилируются в алгоритм управления микроконтроллером. Безопасное выполнение эксперимента обеспечивает алгоритм управления, работающий во взаимодействии с основной программой, работающей в реальном времени. Таким образом, обеспечивается защита электродвигателей и силовых преобразователей. Наличие встроенных программных средств защиты позволило добиться надежной работы электроприводов мощностью 1,5 кВт и обе- спечить близкие к промышленным характеристики. Приведено подробное описание особенности лабораторного оборудования и его программного обеспечения для системы векторного управления асинхронным двигателем. Пример демонстрирует настройку систем управления, компиляцию исполняемого кода, процедуру проведения эксперимента и анализ результатов. Практическая значимость. Рассмотренные подходы к построению учебного оборудования могут быть применены при проектировании аналогичного учебного оборудования по смежным дисциплинам. Представленные результаты могут быть полезны научным и научно-педагогическим работникам, занимающимся подготовкой специалистов в области систем управления электроприводами.

Ключевые слова: обучение, системы управления электроприводов, лабораторное оборудование, настройка

Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 8.8313.2017/БЧ).

Список литературы
  1. Carter G., Armour D.G., Lee L.S., Sharples R. Assessment of undergraduate electrical engineering laboratory studies // IEE Proceedings A: Physical Science. Measurement and Instrumentation. Management and Education. Reviews. 1980. V. 127. N 7. P. 460–474. doi: 10.1049/ip-a-1.1980.0069
  2. Balog R.S., Sorchini Z., Kimbal J.W., Chapman P.L., Krein P.T. Modern laboratory-based education for power electronics and electric machines // IEEE Transactions on Power Systems. 2005. V. 20. N 2. P. 538–547. doi: 10.1109/TPWRS.2005.846237
  3. Feisel L.D., Rosa A.J. The role of the laboratory in undergraduate engineering education // Journal of Engineering Education. 2005. V. 94. N 1. P. 121–130. doi: 10.1002/j.2168-9830.2005.tb00833.x
  4. Edwards C. Drive for power // Engineering and Technology. 2014. V. 9. N 3. P. 78–81. doi: 10.1049/et.2014.0311
  5. Chin Y.C., Chang G.W. An integrated on-line system for experimental data analysis to electric machines laboratory // Proc. 8th International Power Engineering Conference (IPEC 2007). 2007. P. 1416–1420.
  6. Dal M. Teaching electric drives control course: Incorporation of active learning into the classroom // IEEE Transactions on Education. 2013. V. 56. N 4. P. 459–469. doi: 10.1109/TE.2013.2256424
  7. Molina-Garcia A., Gomez E., Fuentes J.A. An arbitrary load torque generator for studying electric drives in a laboratory environment // International Journal of Electrical Engineering Education. 2008. V. 45. N 3. P. 210–228. doi: 10.7227/IJEEE.45.3.3
  8. Hassell T.J., Oliveira A.M., Weaver W.W. Design, construction, and testing of an electric machine test-bed for use in laboratory and research education // Proc. 43rd IEEE Annual Frontiers in Education Conference (FIE 2013). 2013. P. 470–476. doi: 10.1109/FIE.2013.6684869
  9. Brekken T.K.A., Mohan N. A flexible and inexpensive FPGA-based power electronics and drives laboratory // Proc. 37th IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC 2006). 2006. P. 1712042. doi: 10.1109/pesc.2006.1712042
  10. Wollenberg B., Mohan M. The importance of modern teaching labs // IEEE Power and Energy Magazine. 2010. V. 8. N 4. P. 45–52. doi: 10.1109/MPE.2010.937133


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2020 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика