Mérőberendezés fejlesztése aszinkron motorhoz

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Stumpf Péter Pál
Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

Napjainkban az aszinkron vagy más néven indukciós motorokat széles körben

alkalmaznak az ipari alkalmazástól, a megújuló energiaforrások hasznosításán át az

épületgépészeti alkalmazásokig, köszönhetően a magas megbízhatóságuknak és kevés

karbantartás igényüknek. Az utóbbi évtizedekben teljesítményelektronika fejlődése és a

teljesítményelektronikai eszközök árcsökkenése új lehetőségeket teremtett az indukciós

motorok szabályozására, mint például a közvetlen nyomaték, vagy a mezőorientált szabályozás,

melyekkel jó minőségű hajtás érhető el. Ezen motorok alkalmazására új területet nyit meg az

elektromos autók térhódítása, mivel a névlegesnél nagyobb fordulatszámú hajtások esetén

mezőgyengítéses üzem egyszerűen elérhető a mágnesezési áram szabályozásával, így a

veszteségek csökkenthetők. Mezőorientált szabályozáshoz a motor fordulatszámának, vagy a

szlip miatt kialakuló álló és forgórész mágneses mező közötti szögeltérés megfelelően pontos

ismerete is szükséges, aminek pontos mérése csak drága fordulatszám jeladókkal valósítható

meg a nagy fordulatszám tartomány miatt. A költségek csökkentésére bevált módszer a

fordulatszám becslése a motor matematikai gépmodellje alapján, amely módszer az egyik

legjobban kutatott téma az indukciós gépek területén.

Jelen munkámban egy fordulatszám becslő módszert teszteltem, melynek

kiválasztásához a szakirodalmakban és esettanulmányokban alkalmazott algoritmusokat

tekintettem át. A kiválasztott módszert először szimulációs környezetben teszteltem üresjárásban, illetve terhelés mellett, melyhez a MATLAB Simulink szoftverkörnyezetet, illetve

egy valós motor lemért villamos paramétereit használtam. A mérési tartományokat,

feldolgozási időt és pontossági követelményeket figyelembe véve kiválasztottam a szükséges

eszközöket és alkatrészeket, majd megterveztem a mérőeszköz nyomtatott áramkörét. A

megtervezett eszköz tesztelését követően implementáltam a becslő algoritmust egy STM32F4

Nucleo típusú mikrovezérlőben. Ezt követően elvégeztem az implementált algoritmus

tesztelését, illetve hangolását. A mért értékek megjelenítését egy MATLAB-ban írt számítógép

oldali felhasználói felületen valósítottam meg.

A választott algoritmus szimulációs eredményei jól mutatják, hogy a fordulatszám

ideális körülmények között állandó feszültség-frekvencia hányadosú táplálás esetén kis relatív

hibával becsülhető. Az algoritmus működése pontosabb állandó forgórész fluxusú táplálás

esetén, hiszen az alapja a mezőorientált táplálás. Ebből kifolyólag valóságos körülményekesetén a becslés eredményességét több tényező is befolyásolhatja, mint például terhelés alatt a

nem állandó forgórész fluxus, vagy akár a motor paramétereinek üzem alatti megváltozása, ami

a hőmérséklet változásával arányos.

A becslés valós körülmények között is meglehetősen pontos eredményt adhat, a fent

említett hibák kompenzálásával és a paraméterek online identifikációjával.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.