O oceni stanja v električnih pogonih
Načela načrtovanja krmiljenja z drsnim načinom in aplikacije za električne pogone. Obravnavani so osnovni koncepti, matematika in projektni vidiki sistemov s spremenljivo strukturo ter tistih z drsnimi načini kot glavni način delovanja. Glavni argumenti v prid krmiljenju z drsnim načinom so zmanjšanje naročila, postopek načrtovanja ločevanja, zavrnitev motenj, neobčutljivost na variacije parametrov in enostavna izvedba s pomočjo močnostnih pretvornikov. Analizirani so krmilni algoritmi in obdelava podatkov, ki se uporabljajo v sistemih spremenljive strukture. Prikazan je potencial metodologije drsnega krmiljenja za vsestranskost električnih pogonov in funkcionalnih ciljev krmiljenja.
Visoko zmogljivi in/ali visokonapetostni električni pogoni. Večstopenjski pretvorniki: (1) lahko ustvarijo skoraj sinusne napetosti samo s preklapljanjem osnovne frekvence; (2) skoraj nimajo elektromagnetnih motenj ali navadne napetosti; in (3) so primerni za velike električne pogone z nazivno voltampersko napetostjo in visoke napetosti. Kaskadni pretvornik je naravno primeren za velike avtomobilske povsem električne pogone, ker uporablja več nivojev enosmernih virov napetosti, ki bi bili na voljo iz baterij ali gorivnih celic. Pretvornik z diodno vpeto hrbtno stranjo je idealen, kjer je na voljo vir izmenične napetosti, na primer v hibridnem električnem vozilu. Simulacijski in eksperimentalni rezultati kažejo premoč teh dveh pretvornikov pred dvostopenjskimi pogoni, ki temeljijo na impulzno-širinski modulaciji. Večstopenjski pretvorniki za velike električne pogone.
Od leta 1994 se Univerza v Minnesoti loteva dolgo zamudnega prestrukturiranja tečajev močnostne elektronike in električnih strojev/pogonov. To prestrukturiranje omogoča, da se digitalni nadzor vključi v prve tečaje, s čimer se študenti naučijo, kaj se morajo naučiti, zaradi česar so ti tečaji privlačni in zagotavljajo brezhibno kontinuiteto naprednih tečajev. S jedrnato predstavitvijo v samo dveh dodiplomskih predmetih to prestrukturiranje motivira študente, da se udeležijo sorodnih predmetov programirljivih logičnih krmilnikov, mikrokrmilnikov in aplikacij za digitalne signalne procesorje. O oceni stanja pri električnih pogonih.To zagotavlja prvovrstno izobraževanje, ki je smiselno na delovnem mestu, pa tudi v podiplomskem izobraževanju, ki vodi v raziskovalno in razvojno usmerjeno kariero. To prestrukturiranje ima več komponent. Zastarele teme, ki izgubljajo čas in zavajajo študente, se izbrišejo. Za vključitev nadzora v prve tečaje so razviti edinstveni pristopi za učinkovitejše posredovanje informacij. Pri prvem tečaju močnostne elektronike je gradnik identificiran v pogosto uporabljenih topologijah močnostnih pretvornikov. Prestrukturiranje prvih tečajev močnostne elektronike in električnih pogonov, ki integrira digitalno krmiljenje.
Ker skoraj dve tretjini svetovne električne energije porabijo električni pogoni, ne bi smelo biti presenečenje, da njihov ustrezen nadzor predstavlja znatne prihranke energije. Učinkovita uporaba električnih pogonov ima tudi daljnosežne aplikacije na področjih, kot so tovarniška avtomatizacija (robotika), čist transport (hibridna električna vozila) in upravljanje virov obnovljive (veter in sončna) energije. Advanced Electric Drives uporablja pristop, ki temelji na fiziki, za razlago temeljnih konceptov sodobnega krmiljenja električnega pogona in njegovega delovanja v dinamičnih pogojih. Avtor Ned Mohan, desetletja vodja izobraževanja in raziskav o električnih energetskih sistemih (EES), razkriva, kako naložba v ustrezne kontrole, napredne simulacije MATLAB in Simulink ter skrbna premišljenost pri načrtovanju energetskih sistemov pomeni znatne prihranke energije in dolarjev. Študentom ponuja novo alternativo standardnim matematičnim obravnavam transformacije abc faznih veličin na osi dq, napredni električni pogoni: analiza, krmiljenje in modeliranje z uporabo MATLAB/Simulink.
Po eni strani je zasnovan nelinearni opazovalec, po drugi strani pa se stanje hitrosti oceni z uporabo umazane izpeljanke iz izmerjene pozicije. Umazana izpeljanka je približna različica popolne izpeljanke, ki uvaja napako ocene nekajkrat analizirano v pogonskih aplikacijah. Zato je naš predlog v tem delu sestavljen iz ponazoritve več vidikov delovanja umazanega derivata v prisotnosti tako modelnih negotovosti kot hrupnih meritev. V ta namen je uvedena študija primera. Študija primera obravnava oceno hitrosti rotorja v koračnem motorju s trajnimi magneti ob predpostavki, da se izmerijo položaj rotorja in električne spremenljivke. Poleg tega so v prispevku predstavljeni komentarji o povezavi med umazanimi derivati in opazovalci ter opozorjeni na prednosti in slabosti obeh tehnik.
Statistična metoda za optimizacijo električnih strojev za električne pogone .
Zagotovljena je metoda za izbiro in optimizacijo električnega pogonskega sistema z analizo kritičnih za kakovost predmetov elektropogonskega sistema po teoriji šestih sigm. Teme, ki so pomembne za kakovost, vključujejo težo, prostornino, zanesljivost, učinkovitost in stroške. Za izbiro optimalne zasnove je mogoče oceniti različne pristope k oblikovanju. Pristopi načrtovanja lahko vključujejo tip električnega stroja, hladilni sistem, električno integracijo in električno-mehanski vmesnik.
Osnove električnih pogonov, predstavlja osnovne teme in temeljne koncepte električnih strojev, močnostne elektronike in električnih pogonov za študente elektrotehnike na dodiplomskem študiju. O oceni stanja pri električnih pogonih.Večina obstoječih knjig o električnih pogonih se osredotoča bodisi na pretvornike in analizo valovne oblike (brez upoštevanja dinamike mehanske obremenitve) bodisi na značilnosti motorja (kar daje kratkotrajnost analizi pretvornikov in krmilnikov). Ta knjiga ponuja popoln pregled predmeta na pravi ravni za študente EE. Knjiga bralce popelje skozi analizo in načrtovanje celotnega sistema električnih pogonov, vključno s pokritostjo mehanskih obremenitev, motorjev, pretvornikov, zaznavanja in krmilnikov. Poleg tega, da služi kot besedilo, ta knjiga služi kot uporabna in praktična referenca za profesionalne inženirje električnih pogonov.
Simulacija strojne opreme v zanki je danes standardna metoda za testiranje elektronske opreme v avtomobilski industriji. Ker so električni pogoni in močnostne elektronske naprave vedno bolj pomembni v avtomobilskih aplikacijah, je treba tovrstne sisteme integrirati v simulacijo strojne opreme v zanki. Pretvorniki moči in električni pogoni se danes uporabljajo v številnih različnih aplikacijah v vozilih (hibridni električni ali električni pogonski sklopi, električni krmilni sistemi, DC-DC pretvorniki itd.). Širok nabor aplikacij, topologij in ravni moči povzroči različne različne pristope in rešitve za testiranje strojne opreme v zanki. Ta članek daje pregled simulacije strojne opreme v zanki močne elektronike in električnih pogonov v avtomobilski industriji. Opisane so trenutno razpoložljive tehnologije in orisani prihodnji izzivi.
Natančno merjenje izgub moči v napravah z visokim izkoristkom je težko. Kmalu bodo začeli veljati merilni standardi za industrijske pretvornike in celotne električne pogone, vključno z motorji in pretvorniki, vključiti pa bi bilo treba tudi merilne metode za te naprave. Pri kalorimetrični metodi se izgube moči merijo neposredno. Vendar pa so prej predstavljeni kalorimetri večinoma prilagojeni sistemi, zato imajo običajno zelo zapletene konstrukcije. Zato je njihova uporabnost za vrednotenje splošnih električnih pogonov omejena.O oceni stanja pri električnih pogonih. V tej študiji je predlagan koncept funkcionalnega kalorimetričnega merjenja za izgube moči do 2 kW. Takšno izgubo moči je mogoče uporabiti pri današnjih močnostnih elektronskih pretvornikih do 110 kW. Konstrukcija koncepta je preprosta in lahka. Ne zahteva zapletene strukture ali velikega območja na merilnem mestu. Koncept je razširljiv in podvojljiv za različne velikosti. Brez težav lahko merimo različne naprave z različnimi kabli. Kalorimetrični koncept za merjenje izgub moči do 2 kW v električnih pogonih.
Dodatni kotel SIM 321 Digitalni vhod 6ES7 321 -1BL00 - 2AA0 1
Dodatni kotel SIM 321 Digitalni vhod 32 CH 6ES7 321 -1BL00 - 0AA0 1
Dodatni kotel SIM 321 Digitalni vhod 16 CH 6ES7 321 -1BH02 - 0AA0 1
Dodatni kotel SIM 322 Digitalni izhod 32 CH 6ES7 322 -1BL00 - 0AA0 1
Dodatni kotel SIM 322 Digitalni izhod 16 CH 6ES7 322 -1BH01 - 0AA0 1
Dodatni kotel SIM 331 Analogni vhod 8-kanalni 24V 13Bit 6ES7 331 - 1KF01- 0AB0 1
Dodatni kotel SIM 331 Analogni vhod 8 CH 6ES7 331 - 7KF02 - 0AB0 1
Dodatni kotel SIM 331 Analogni vhod 8 CH 6ES7 331 - 7HF01 - 0AB0 2
Dodatni kotel SIM 332 Analogni izhod 8 CH 6ES7 332 - 5HF00 - 0AB0 1
Dodatni kotel SIM 332 Analogni izhod 4 CH 6ES7 332 - 5HD01 - 0AB0 1
Sodobni kmetijski stroji morajo delovati na najučinkovitejši način. Pogosto so že opremljeni z elektronskimi krmilnimi sistemi. Pogoni današnjih kmetijskih strojev so večinoma mehanski ali hidravlični. Nedavni razvoj in izboljšave električnih pogonov krepijo njihovo uporabnost v kmetijskih strojih. Zanimiva je zmanjšana poraba goriva zaradi visoke učinkovitosti in avtomatiziranih delovnih postopkov. V smislu sistemske arhitekture lahko tako imenovane agrohibridne strukture izhajajo iz avtomobilskih hibridnih sistemov. Treba jih je definirati in izbrati v povezavi z zahtevano funkcionalnostjo. Predstavljeni bodo nekateri temeljni rezultati ankete med avstrijskimi proizvajalci strojev in strojev o zanimanju za električne pogone in potencialu.
Električni pogonski sistem z več enotami voznika je glavna oblika krmiljenja menjalnika. Električna sinhrona vožnja je pogosto ključna težava sistema. V tem članku so predstavljeni osnovni princip sinhronega krmiljenja in tri vrste sinhronih krmilnih metod, podrobneje pa so obravnavane njihove značilnosti.
Modeli so predstavljeni v obliki enakovrednega vezja, da se ohrani identiteta nelinearnih parametrov. Vezja, označena kot Γ ali inverzna Γ oblika, so enostavnejša od običajnega vezja v obliki T. Njihove parametre je mogoče zlahka določiti iz meritev na terminalih. Glavni učinki magnetne nelinearnosti so vključeni v modele na način, ki je natančnejši od tistega, ki ga običajno dobimo s konvencionalnimi vezji v obliki T. Obravnava se tudi modeliranje časovnih harmonik.
Različne vrste simulacij strojne opreme v zanki za električne pogone 。Simulacije strojne opreme v zanki (HIL) se vse bolj uporabljajo za ocenjevanje zmogljivosti električnih pogonov. Simulacije programske opreme vodijo k razvoju nadzora preučevanega sistema. V tem primeru se običajno predvideva veliko poenostavitev, da se skrajša čas računanja. Pred izvajanjem nadzora v realnem času bi lahko bile simulacije HIL zelo koristen vmesni korak. Tako je v zanko uvedena strojna naprava, da se upoštevajo njene dejanske omejitve. V tem prispevku so predlagane tri različne vrste simulacije HIL: nivo signala, nivo moči in mehanski nivo. Naveden je primer vlečnega sistema električnega skuterja.
Identifikacija signala je pogosta težava v aplikacijah električnih pogonov. Ta članek predlaga uporabo valovnih transformacij za ekstrakcijo in identifikacijo specifičnih frekvenčnih komponent. Na začetku se meritve toka iz aplikacije s konstantno napetostjo/herc filtrirajo z uporabo različnih valovnih valov, rezultati pa se primerjajo z običajnimi metodami filtriranja. Nato je predlagana psevdoadaptivna metoda odpravljanja šuma, ki temelji na valovnih valovih, ki prilagodijo stopnjo razgradnje glede na hitrost rotorja. Nazadnje se valovni valovi uporabljajo v shemi za ocenjevanje hitrosti visokofrekvenčnega vbrizgavanja in se izkažejo za boljše od običajnih metod v takih primerih, kjer so lahko koristne informacije na višji frekvenci in imajo nenatančne frekvenčne komponente. Eksperimentalni in simulirani rezultati potrjujejo te trditve.
Pri načrtovanju in uporabi naprednih krmiljenih električnih pogonov sta še vedno velik izziv dve vprašanji, in sicer rekuperacija zavorne energije in sposobnost vožnje skozi pogon pogonskega sistema. Poleg običajnih rešitev, kot so hrbtni in matrični pretvorniki, se v nekaterih aplikacijah, kot so vlečni in dvižni pogoni, uporablja pristop, ki temelji na navadnem diodnem pretvorniku sprednjega pogona, opremljenem z elementom za shranjevanje energije. Ta pristop je v zadnjem času prišel v fokus s hitrim razvojem elektrokemičnih dvoslojnih kondenzatorjev, tako imenovanih ultrakondenzatorjev. Za doseganje fleksibilnosti sistema in boljše učinkovitosti je ultrakondenzator povezan s pogonom preko DC-dc pretvornika. Pretvornik je krmiljen tako, da izpolnjuje cilje krmiljenja: krmiljenje napetosti vodila enosmernega toka, stanje napolnjenosti ultrakondenzatorja in filtriranje vršne moči. V tem prispevku smo obravnavali vidike modeliranja in krmiljenja regenerativno krmiljenega električnega pogona z uporabo ultrakondenzatorja kot naprave za shranjevanje energije in zasilno napajanje.
Zasnova regulatorja hitrosti za brezsenzorne električne pogone, ki temeljijo na tehnikah AI: primerjalna študija Krmilniki hitrosti, ki temeljijo na (1) nevronski mreži s prenosom naprej, (2) nevro-mehkem omrežju in (3) samoorganizirajočem se Takagi-Sugeno ( TS) so zasnovani model, ki temelji na pravilih. Izvedena je primerjalna analiza obnašanja pogona s temi tremi vrstami krmilnikov hitrosti na osnovi AI. Poleg tega je narejena primerjava glede na zmogljivost pogona, doseženo s konvencionalnim optimiziranim PI krmilnikom. Podrobna simulacijska študija številnih prehodnih pojavov kaže, da najboljšo zmogljivost v smislu natančnosti in računske kompleksnosti ponuja samoorganizirajoči krmilnik Takagi–Sugeno. Krmilniki so razviti in preizkušeni za obrat, ki obsega ločeno vzbujen enosmerni motor s spremenljivo hitrostjo.
Z vidika EMC predstavlja integracija električnih pogonskih sistemov v današnje avtomobile velik izziv. Električni pogonski sistem je nova komponenta, ki jo sestavljajo visokonapetostni vir napajanja, frekvenčni pretvornik, elektromotor in oklopljeni ali neoklopljeni kabli velike moči. Obravnavanje tega novega sistema električnega pogona ali njegovih komponent kot običajne avtomobilske komponente v smislu preskusnih postopkov EMI in mejnih vrednosti emisij bi povzročilo velike težave z nezdružljivostjo. V tem prispevku so raziskana vprašanja EMC, povezana z integracijo sistema električnega pogona v običajen osebni avtomobil. Analizirane so bile komponente pogonskega sistema, ki so bodisi viri hrupa ali del spojne poti v novem električnem sistemu avtomobila. Dobljene rezultate lahko uporabimo tudi za določitev sprejemljivih ravni hrupa na visokonapetostnem vodilu električnega pogonskega sistema.
PWM krmiljen pretvornik na linijski strani za električne pogone Opisan je impulzno-širinski modulator z zmanjšano harmoniko in njegova uporaba za krmiljenje tristopenjskega pretvornika moči na linijski strani za AC pogon s spremenljivo hitrostjo. Shema impulzno-širinske modulacije za pretvornik napetostnega vira določi vsak posamezen preklopni trenutek na podlagi nenehno posodabljanega ravnotežja volt-sekund med referenčnim vektorjem in dejanskim vektorjem preklopnega stanja. Ustvarjeno zaporedje impulzov je prikazano kot asinhrono. Za Fourierjeve spektre je značilna odsotnost visokoamplitudnih diskretnih nosilnih komponent. Zmanjša se emisija akustičnega hrupa, ki ga sevajo magnetne komponente. Eksperimentalni rezultati so bili pridobljeni s tranzistorskim pretvornikom, ki deluje iz industrijskega napajalnika 660 V. Napetost vmesnega tokokroga je 1200 V.
Tradicionalni dvostopenjski pretvorniki z visokofrekvenčno impulzno širinsko modulacijo (PWM) za motorne pogone imajo več težav, povezanih z njihovim visokofrekvenčnim preklapljanjem, ki povzroča napetosti v običajnem načinu in hitrosti spremembe visoke napetosti (dV/dt) na navitjih motorja. Večstopenjski pretvorniki rešujejo te težave, ker se njihove naprave lahko preklapljajo na veliko nižji frekvenci. O oceni stanja pri električnih pogonih.Za uporabo kot pretvornik moči za električne pogone sta opredeljeni dve različni topologiji na več ravneh: kaskadni pretvornik z ločenimi viri enosmernega toka; in pretvornik z diodnim vpetjem hrbtenice. Kaskadni pretvornik je naravno primeren za velike avtomobilske popolnoma električne pogone zaradi možnih visokih ocen VA in ker uporablja več nivojev enosmernih napetostnih virov, ki bi bili na voljo iz baterij ali gorivnih celic. Pretvornik z diodno vpeto hrbtno stranjo je idealen, kjer je na voljo vir izmenične napetosti, kot je hibridno električno vozilo. Simulacijski in eksperimentalni rezultati kažejo premoč teh dveh pretvornikov moči nad pogoni, ki temeljijo na PWM.
Opisan je koncept PWM modulatorja z zmanjšano harmoniko, ki se uporablja za krmiljenje pretvornika moči na linijski strani za električne pogone s spremenljivo hitrostjo. Algoritem PWM določi trajanje vklopljenega stanja vsakega preklopnega vektorja na podlagi opazovanja časovno spremenljivega referenčnega vektorja napetosti. Ker ni sklicevanja na nosilni signal s konstantno frekvenco, ustvarjeni impulzni vzorci postanejo asinhroni. Bistvena lastnost te metode je, da proizvede kvazikontinuiran harmonski spekter, v katerem imajo vse frekvenčne komponente bolj ali manj enake velikosti. To je prednost v primerjavi s krmilnimi shemami PWM, ki temeljijo na nosilcih, ki kažejo visokoamplitudne nosilne in stranske komponente v svojih harmoničnih spektrih. Zmanjša se emisija akustičnega hrupa, ki ga seva iz induktorja filtra AC.
