Lista referatów XI Konferencji Naukowej
Sterowanie w Energoelektronice i Napędzie Elektrycznym "SENE 2013"
ISBN: 978-83-7283-573-4
(tytuły i streszczenia pochodzą z materiałów dostarczonych przez autorów)
- Jacek Kabziński
Adaptacyjne sterowanie nadążnego układu napędowego z wykorzystaniem wielomianowej aproksymacji krzywej Stribeck’a Adaptive Servo Control with Polynomial Approximation of Stribeck Curve Przedstawiony niżej tekst opisuje problem sterowania napędowym układem nadążnym z tarciem, które może być modelowane przez statyczną, nieliniową funkcję prędkości z silnie zaznaczonym efektem Stribeck’a. Badamy możliwość aproksymacji krzywej Stribecka przez wielomian, którego współczynniki będą zmieniane w pętli sterowania adaptacyjnego. Wyprowadzamy algorytm sterowania i formułujemy warunki jego stabilności poprzez użycie odpowiedniej funkcji Lapunowa. Opisujemy szereg eksperymentów, które ilustrują charakterystyczne właściwości układu regulacji i dostarczają wniosków co do wyboru parametrów algorytmu sterowania. We consider a servo dynamics with friction modeled by static, memoryless nonlinear function of velocity, with strong influence of Stribeck effect. We consider approximation of the Stribeck curve by a polynomial. The approximating polynomial coefficients become control parameters modified by the adaptive loop. We formulate the control algorithm and prove its stability by Lyapunov function approach, and finally we describe several numerical experiments demonstrating features of the proposed control and the influence of the parameters. sterowanie adaptacyjne, kompensacja tarcia, sterowanie napędem typu servo adaptive control, friction compensation, servo control
- Tomasz Pajchrowski
Adaptacyjny i odporny regulator neuronowy w dwupętlowej strukturze MFC dla napędu o zmiennych parametrach Adaptive and robust neural controller in two-loop structure of MFC for the drive with variable parameters W artykule przedstawiono wyniki symulacyjne adaptacyjnego i odpornego regulatora prędkości z zastosowaniem sztucznej sieci neuronowej dla napędu z silnikiem PMSM w dwupętlowej strukturze MFC. Zostały porównane dwa regulatory neuronowe, jeden działający w trybie off-line, drugi w trybie online. Przedstawione wyniki badań symulacyjnych ilustrują poprawne działanie adaptacyjnej i odpornej regulacji prędkości na zmianę parametrów układu napędowego. This paper presents the results of simulation of adaptive and robust speed controller for PMSM motor drive by structure of the MFC. Both controllers use the technique of artificial neural networks. An adaptive speed control is trained online, and robust is trained offline method. The simulation results confirm the correct operation of the robust and adaptive speed control to change the parameters of the drive system regulator adaptacyjny, regulator odporny, PMSM, MFC, sieć neuronowa adaptive control, robust control, PMSM, MFC, neural networks
- Piotr Pura, Grzegorz Iwański
Algorytm bezpośredniej regulacji mocy z ograniczeniami na mocy i prądzie maszyny dwustronnie zasilanej pracującej na sieć asymetryczną Direct Power Control of a Doubly Fed Induction Generator Connected to the Unbalanced Grid with Stator Power and Current Limitations W artykule opisany jest algorytm wyznaczania referencyjnej chwilowej wartości mocy użytej w sterowanej zgodnie z algorytmem DPC w maszynie dwustronnie zasilanej współpracującej z siecią asymetryczną. Opisana metoda pozwala na pracę ze stałym momentem elektromagnetycznym bez przekroczenia ograniczeń mocy i prądu stojana MDZ. Artykuł prezentuje porównanie i analizę różnych strategii, w których nie została użyta dekompozycja napięcia na składową zgodną i przeciwną a całe sterowanie zrealizowano we współrzędnych αβ. The paper describes calculation methods of the reference components of instantaneous power for control of DFIG connected to unbalanced power grid. The methods allow to work with constant electromagnetic torque without exceeding the power and current limits of DFIG’s stator side. The comparison between different strategies is shown and discussed. Whole control and calculation are performed in αβ reference frame without voltage decomposition into positive and negative sequence. As the main control algorithm a classic well known DPC method is used. MDZ, maszyna dwustronnie zasilana, DPC, bezpośrednie sterowanie mocą, sieć asymetryczna DFIG, doubly-fed induction generator, DPC, direct power control, unbalanced grid
- Bogdan Broel–Plater
Algorytm precyzyjnego sterowania powolnym ruchem cyfrowego serwonapędu z luzem An algorithm for precise slow motion control of the digital servo drive with backlash W artykule przedstawiono prosty algorytm poprawy jakości sterowania ruchem serwonapędu z luzem prędkościami bliskimi zera oraz minimalnymi skokowymi zmianami zadanego położenia. Symulacje komputerowe pokazują, że opisane rozwiązanie zapewnia wysoką dokładność sterowania w szerokim zakresie zmian obciążenia serwonapędu, także gdy występuje nieliniowe tarcie statyczne. In the paper a simple algorithm for performance improvement of motion control at speed close to zero and minimal stepwise changes in set-point position is presented. Computer simulations show that the described solution ensure high control precision over a wide range of servo drive load variations, even if backlash and strong nonlinear static friction occurs in the system. serwonapęd, jakość sterowania, luz, regulator PI servo drive, control quality, backlash, PI controller
- Andrzej Radecki, Piotr Chudzik
Algorytm sterowania zasobnikiem superkondensatorowym pojazdu trakcyjnego minimalizujący przesyłowe straty mocy uwzględniający stany pracy sieci trakcyjnej Control algorithm of traction vehicle ultracapacitor storage to minimize power losses in various power grid operation conditions Współczesne napędy elektryczne stosowane w pojazdach elektrycznych i hybrydowych coraz częściej wykorzystują zasobniki superkondensatorowe jako magazyny energii o dużej gęstości mocy. Zasobniki te wykorzystywane są zarówno do rekuperacji energii, jak i do zmniejszania szczytowych wartości prądów w układach zasilania. W artykule przedstawiono metodę sterowania zasobnikiem energii trakcyjnego układu napędowego, której nadrzędnym celem jest minimalizacja strat mocy w układach przesyłowych oraz w superkondensatorach. Zaproponowany algorytm sterowania uwzględnia możliwość rekuperacji energii w sytuacji braku możliwości zwrotu energii do sieci trakcyjnej. W artykule zamieszczono przebiegi symulacyjne sterowania zasobnikiem energii z wykorzystaniem zaproponowanego algorytmu. Modern drives used in electric and hybrid vehicles are often using ultracapacitors as energy storage that have a high power density. These storages are used both for energy recuperation and to reduce peak values of currents in power system. In this paper a method of energy storage control for traction drive to minimize power losses in transmission system and ultracapacitors was presented. The proposed control algorithm allow also a proper energy recuperation in case when power grid can not recieve energy. Simulation waveforms of energy storage control process was included in this paper. zasobnik superkondensatorowy, optymalizacja strat mocy, sieć trakcyjna, napęd trakcyjny ultracapacitor storage,power loss optimization, traction grid, traction drive
- Zbigniew Krzemiński, Daniel Wachowiak
Analiza działania rozszerzonego obserwatora prędkości w szerokim zakresie zmian prędkości maszyny indukcyjnej Analysis of extended speed observer of induction motor in wide speed range W artykule przedstawiono zagadnienia związane z odtwarzaniem zmiennych stanu maszyny indukcyjnej. Wykorzystano obserwator oparty na modelu matematycznym maszyny z dodatkowymi zmiennymi. Przedstawiono macierz stanu zlinearyzowanych równań błędu odtwarzania. Opisano sposób definiowania wyznacznika jakości na podstawie rozkładu biegunów obserwatora. Zaproponowano metodę korekcji wzmocnień wraz ze zmianą warunków pracy maszyny. Wykazano symetrię działania rozszerzonego obserwatora wraz ze zmianą kierunku prędkości przy odpowiedniej modyfikacji wzmocnień. Zamieszczono wyniki badań symulacyjnych oraz eksperymentalnych wykazujące dobre właściwości obserwatora zarówno przy niewielkich prędkościach, jak i w zakresie osłabiania pola. Problems related to estimation of state variables of induction machine are presented in the paper. A speed observer based on mathematical model of the induction machine with additional variables has been used. A state matrix of linearized differential equations of observer errors has been presented. A method of defining quality index of state variables estimation based on poles placement has been described. An algorithm of correction of gains of the observer in dependence on speed of the machine has been proposed. A symmetry of properties of extended observer for change of the direction of rotor speed with appropriate modification of observer gains has been proven. Results of simulations and experiments has been presented. obserwator prędkości, silnik indukcyjny, osłabianie pola speed observer, induction motor, wide speed range
- Leszek Pawlaczyk
Analiza energetyczna układów sterowania nieliniowego prądem wyjściowym falowników w układach napędowych z silnikiem indukcyjnym Energy analysis of nonlinear control systems of output current inverter in electric drive systems with induction machines Przedstawiono wyniki analizy pracy falownika trójpoziomowego z nieliniowymi regulatorami prądu. Wyznaczano straty spowodowane tętnieniem prądu w rezystancji stojana silnika indukcyjnego o mocy 2,2kW. Porównano różne sposoby modulacji. There are presented the results of the analysis of three-level voltage inverter with nonlinear current controllers. The losses due to ripple current in the stator induction motor with a nominal power of 2.2 kW were determined. Various modulation methods were compared. silniki indukcyjne, sterowanie częstotliwościowe, falowniki napięcia, regulacja prądu induction motors, frequency control, voltage inverters, current control
- Piotr Leżyński, Robert Smoleński, Adam Kempski, Jan Szlaski
Analiza kompatybilności elektromagnetycznej systemu transmisji danych przez sieć elektroenergetyczną (PLC) Electromagnetic compatibility assessment of Power Line Communication System (PLC). W artykule zaprezentowano nowe spojrzenie na kompatybilność elektromagnetyczną systemów komunikacji sieciowej PLC obejmujące zarówno zjawiska występujące w sieci elektroenergetycznej jak i wymagania emisji zaburzeń stawianych obecnie urządzeniom elektrycznym. Wymagania EMC porównano z parametrami systemów PLC oraz oceniono wpływ parametrów charakteryzujących sieć niskiego napięcia na warunki przesłania danych. Przeprowadzono również analizę konkretnego przypadku zakłócania systemu komunikacji sieciowej, w wyniku której przedstawiono przyczyny powstałych kłopotów z komunikacją PLC. Ostatecznie dobrano odpowiednie środki zaradcze przywracające
komunikację między urządzeniami PLC. In the paper a new look at EMC issues in Power Line Communication systems (PLC) was presented. We analyzed the electromagnetic phenomena in the power grid and compared the disturbances emission requirements (Limits). with PLC system parameters. Additionally, We analyzed the specific case were PLC system was disturbing by power electronics converter, and then We identified the reason of the problem. Finally appropriate remedies to restore the PLC communication have been applied. komunikacja PLC, kompatybilność elektromagnetyczna, zaburzenia przewodzone power line communication, electromagnetic compatibility, conducted disturbances.
- Piotr Derugo, Mateusz Dybkowski
Analiza pracy adaptacyjnego bezczujnikowego napędu indukcyjnego Adaptive sensorless induction motor drive system analysis W artykule przeprowadzono analizę pracy układu sterowania silnikiem indukcyjnym w strukturze bezczujnikowej z adaptacyjnym regulatorem neuronowo-rozmytym. Wykorzystano układ DTC-SVM z adaptacyjnym estymatorem stanu typu MRASCC. Przeanalizowano pracę napędu w różnych stanach. Rozważania teoretyczne potwierdzono w badaniach symulacyjnych. In the paper the analysis of the sensorless induction motor drive system with adaptive neuro-fuzzy controller is described. DTC-SVM structure with adaptive MRASCC speed and flux estimator is applied. Different states of operation of the system were analyzed. Theoretical considerations were followed by simulations in Matlab-Simulink. DTC-SVM, układ bezczujnikowy. MRASCC, regulator adaptacyjny, regulator neuronowo-rozmyty DTC-SVM, sensorless, MRASCC, adaptive regulator, neuro-fuzzy regulator
- Paweł Szcześniak, Zbigniew Fedyczak
Aplikacja przekształtnika matrycowego do sterowania przepływem energii Application of matrix converter to control of the energy flow Przekształtnik matrycowy może być wykorzystywany jako bezpośredni interfejs energoelektroniczny rozproszonych źródeł energii elektrycznej typu AC. W celu optymalizacji przepływu energii z generatora AC do sieci, należy zastosować algorytm synchronizacji prądu generatora z napięciem sieci. W klasycznych rozwiązaniach z czterokwadrantowym przemiennikiem częstotliwości jednym ze sposobów synchronizacji jest metoda sterowania napięciowo zorientowanego (Voltage Oriented Control - VOC). W artykule tym zaprezentowano wstępne wyniki implementacji metody VOC do sterowania przepływem energii w układzie z bezpośrednim przekształtnikiem matrycowym. Matrix converter can be used as a direct power electronics interface of distributed AC sources electricity. In order to optimize the energy flow from the AC generator to the grid, the synchronization algorithm of generator current with the grid voltage are needed. In the classical solutions of the four-quadrant frequency converter one way of synchronization is method called Voltage Oriented Control (VOC). This paper presents the preliminary results of the VOC algorithm implementation for controlling the energy flow in the system with a direct matrix converter. przekształtnik matrycowy, sterowanie napięciowo zorientowane, interfejs energoelektroniczny matrix converter, voltage oriented control, power interfaces
- Piotr Chudzik, Andrzej Dębowski, Daniel Lewandowski, Przemysław Łukasiak, Rafał Nowak, Andrzej Radecki
Badania eksperymentalne laboratoryjnego grupowego napędu trakcyjnego. Test results of experimental research of laboratory group traction drive Artykuł przedstawia wyniki badań eksperymentalnych właściwości dynamicznych laboratoryjnego grupowego napędu trakcyjnego, w którym dwa niezależne silniki asynchroniczne zasilane są ze wspólnego falownika napięciowego. Napęd ten został wykonany jako stanowisko badawcze, pozwalające na odzwierciedlenie szeregu zjawisk zachodzących w trakcie normalnej eksploatacji pojazdu trakcyjnego. Szczególnie interesującym aspektem badań była stabilizacja stanu elektromagnetycznego silników w przypadku niejednakowych warunków pracy. Klasycznym przykładem takiej sytuacji jest pojawienie się impulsowej zmiany prędkości kątowych kół napędu. W przypadku układów stosowanych w trakcji tramwajowej takie zjawisko jest wręcz czymś naturalnym, związanym ze zwykłym przejazdem przez „krzyżownicę”, czyli specjalnie ukształtowany element torów, w którym krzyżują się różne kierunki jazdy. W tym właśnie miejscu koła zamiast na powierzchni tocznej, poruszają się na swoich obrzeżach, co powoduje gwałtowne zmiany prędkości kątowych silników. Opracowane i zbudowane w Instytucie Automatyki Politechniki Łódzkiej stanowisko umożliwia modelowanie zjawisk zachodzących w napędzie grupowym, w trakcie przejazdu m.in. przez wspomniany odcinek torowiska. Możliwość wprowadzenia kontrolowanego zaburzenia stanu elektromagnetycznego napędu, pozwoliło na opracowanie i zbadanie właściwości ruchowych różnych strategii sterowana, pozwalających na utrzymanie stabilnej pracy układu napędu. The article presents experimental results of dynamic properties of the laboratory test stand of traction group drive where two independent asynchronous motors are fed by the common voltage inverter. This drive was designed and build to reflect complexity of the phenomenons which are observed during normal operation of the traction vehicle. One of the particularly interesting topics is stabilization of the electromagnetic state of the motors at asymmetric load conditions. In case of the tram drive that situation is naturally related with passing the crossroad. In this specific place the wheels start to roll on its rim instead of the rolling surface what results in step change of the angular speeds. The laboratory stand designed and built at the Institute of Automatic Control offers the ability to model behavior of the group drive in such conditions. The controlled disturbance of electromagnetic state allows for testing and validating of the different control strategies for stabilization of the drive. napędy trakcyjne, silnik asynchroniczny traction drives, induction motor
- Piotr Grzejszczak, Mieczysław Nowak, Robert Wysocki, Kamil Kozdrój, Roman Barlik
Budowa i badania wielomodułowego przekształtnika DC/DC Construction and investigation of multi-modular DC/DC bi-directional interface W artykule przedstawiono budowę dwukierunkowego sprzęgu obwodów napięcia stałego, w którym niskonapięciowe wejścia podwójnych mostków aktywnych są połączone równolegle, natomiast wejścia wysokonapięciowe – szeregowo, co pozwala na uzyskanie znacznej przekładni napięciowej dla sprzęganych obwodów. Zaprezentowano podstawowe parametry i specyfikę konstrukcji bloków energetycznych, a także szczegółowo opisano funkcję złożonego sterownika mikroprocesorowego przeznaczonego do sterowania układu przy częstotliwości 100kHz. In the paper construction of DC/DC multi-modular dual active bridge converter with parallel connection of low voltage inputs and serial connection of high voltage inputs permitting large voltage conversion ratio is presented. Detailed specification of power block construction as well as presentation of complex multiprocessor controller suitable for multiphase control of DAB- blocks at 100kHz AC-frequency is given. dwukierunkowy sprzęg, podwójny mostek aktywny, mikroprocesorowy sterownik, konstrukcja modułowa sprzęgu bi-directional DC/DC interface, dual active bridge, multi-processor controller, modular converter
- Przemysław Łukasiak
Całkowy regulator prądu stojana silnika asynchronicznego Integral controller of stator current of asynchronous motor drive W niniejszym artykule przedstawiono koncepcję regulacji prądu w układzie sterowania prądowo – napięciowego silnikiem asynchronicznym, będącą kontynuacją prac w tej dziedzinie prowadzonych w Instytucie Automatyki Politechniki Łódzkiej. Proponowane rozwiązanie przeznaczone jest dla napędów trakcyjnych dużych mocy, które charakteryzują się koniecznością pracy z obniżoną częstotliwością przełączeń kluczy tranzystorowych. Artykuł zawiera porównanie dwóch struktur adaptacyjnych regulatorów prądu stojana, których współczynniki są przestrajane w zależności od aktualnych warunków pracy napędu – prędkości kątowej wału silnika i pulsacji poślizgu. Zasada doboru współczynników wewnętrznych sprzężeń skrośnych oparta jest o zasadę dynamicznego kształtowania wartości własnych modelu zastępczego obiektu regulacji. Zawarte wyniki badań symulacyjnych trakcyjnego napędu asynchronicznego sterowanego proponowaną metodą potwierdzają skuteczność opisanej metody. The paper presents the concept of current-voltage control of asynchronous motor drive, which is a continuation of work in the field of motion control carried out at the Institute of Automatic of the Technical University of Lodz. Proposed solution is designed for large power traction drives, which have lowered switching frequency of IGBT transistors. The comparison of two structures of adaptive current regulator of asynchronous motor drive is included in the paper. Their parameters are adjusted in the real time and depend on actual operating point – angular velocity and slip frequency. Rule of choosing internal cross-coupling coefficients is based on dynamic shifting of eigenvalues of motor equivalent circuit. Results of simulation of asynchronous motor drive controlled on the basis of the proposed method, have proved to be both effective and feasible. trakcyjny napęd asynchroniczny, sterowanie prądowo-napięciowe, regulator adaptacyjny, obniżona częstotliwość impulsowania asynchronous motor drive, current-voltage control, adaptive regulator, decreased switching frequency
- Piotr Sobański, Teresa Orłowska-Kowalska
Diagnostyka awarii falownika napięcia w bezczujnikowym napędzie indukcyjnym z estymatorem prędkości typu MRASCC A voltage inverter faults diagnosis in the sensorless induction motor drive with a stator-current based speed estimator MRASCC W artykule omówiono problem diagnostyki uszkodzeń polegających na braku przewodzenia prądu jednego z tranzystorów falownika napięcia we współczesnych napędach elektrycznych. W pierwszej części badań symulacyjnych przeprowadzono analizę wybranych zmiennych stanu w bezczujnikowym napędzie indukcyjnym z bezpośrednim sterowaniem polowo zorientowanym, w którym przekształtnik uległ uszkodzeniu, a następnie przedstawiono wyniki testów zamodelowanego układu diagnostyki awarii. This article discusses the issue of a single IGBTs open circuit fault diagnosis problem in voltage source inverters feeding modern electric motor drives. In the first stage of simulation tests the analysis of selected state variable transients relating to the field oriented controlled induction motor drive operation under inverter fault was presented, and then some simulation results of the modeled diagnostic system were introduced. falownik napięcia, łącznik IGBT, napęd bezczujnikowy, diagnostyka uszkodzeń voltage inverter, IGBT, sensorless drive, fault diagnosis
- Tadeusz Białoń, Arkadiusz Lewicki, Marian Pasko, Roman Niestrój
Dwie metody doboru wzmocnień obserwatora PI strumieni magnetycznych silnika indukcyjnego Two methods for gains selection of the PI observer of induction motor magnetic fluxes W artykule opisano problemy związane z doborem wzmocnień obserwatora proporcjonalno-całkującego, przeznaczonego do odtwarzania strumieni magnetycznych silnika indukcyjnego. Porównano dwie metody doboru wzmocnień obserwatora, analityczną i bazującą na optymalizacji. Rozważania teoretyczne poparto wynikami badań symulacyjnych i laboratoryjnych. The paper discusses problems connected with the parameters selection of the proportional-integral observer, designed for reconstruction of magnetic fluxes of an induction motor. Two methods for selection of PI observer’s gains have been compared, analytical one and based on optimisation. Theoretical analyses are supported with simulations and experimental results. obserwator proporcjonalno-całkujący, obserwator Luenbergera, silnik indukcyjny proportional-integral observer, Luenberger observer, induction motor
- Tomasz Gajowik, Krzysztof Rafał, Małgorzata Bobrowska-Rafał
Dwukierunkowy przekształtnik DC-DC w topologii trójfazowego podwójnego mostka aktywnego Bi-directional DC-DC converter in three-phase Dual Active Bridge Topology Artykuł przedstawia opis i zastosowanie dwukierunkowego przekształtnika DC-DC w topologii podwójnego mostka aktywnego. Przedstawiono porównanie dwóch topologii: jednofazowej i trójfazowej. Omówiono zasadę działania układów wraz z ich analizą. Opisano zbudowany model laboratoryjny. Przedstawiono wyniki z modelu laboratoryjnego z magazynem energii opartym o superkondensator, kładąc duży nacisk na przedstawienie sprawności układu podczas różnych warunków pracy. These article contains description and application of Dual Active Bridge bi-directional DC-DC converter. Comparison of two topologies is presented: single-phase and three-phase, including their analysis. Results from laboratory setup enriched with supercapacitor are presented, with emphasis on the presentation of efficiency under different operating conditions. superkondensator, magazyn energii Dual Active Bridge, DAB, supercapacitor, energy storage
- Michał Gwóźdź
Efektywność poprawy jakości prądu sieci za pomocą 3-fazowego filtru aktywnego opartego na przekształtniku wielokanałowym Effectiveness of improvement of grid current quality with three-phase active filter based on multi-channel converter W artykule zaprezentowano koncepcję 3-fazowego równoległego filtru aktywnego wykorzystującego energoelektroniczne sterowane źródło prądu bazujące na koncepcji przekształtników wielokanałowych. Dzięki temu rozwiązaniu uzyskano znaczące poszerzenie pasma przenoszenia źródła sterowanego, a co za tym idzie, istotną poprawę jakości prądu sieci (w odniesieniu do określonego w pracy kryterium) – w stosunku do typowych rozwiązań równoległych filtrów aktywnych. W artykule przedstawiono koncepcję filtru oraz wybrane wyniki badań porównawczych modeli symulacyjnych filtru dla różnych typów odbiorników nieliniowych. Zaproponowano również rozwiązanie praktyczne układu, wykorzystujące technologie DSP i FPGA – w układzie sterowania – oraz moduły IPM/IGBT – w części wykonawczej. A subject of the article is a 3-phase power electronics active shunt filter with extended pass-band. The power electronics controlled current source, being essential part of the filter, is based on a multi-channel (interleaved) converter concept. Thank of that, a quality of the filter input (power grid) current is significantly improved (from the point of view of defined in the study criterion) - compared to a standard filter solution. The work presents an idea of such an active filter and results of comparative studies of filter simulation models for various types of nonlinear receivers. Also solution of laboratory prototype of an active filter with using of a DSP and FPGA technologies as well as IPM/IGBTs is indicated. energoelektroniczny filtr aktywny, MSI, przekształtnik wielokanałowy, układ sterowania control circuit, multi-channel converter, power electronics active filter, PWM
- Ihor Shchur, Andrzej Rusek, Yurii Biletskyi
Energetycznie kształtowana optymalizacja obciążenia PMSG w autonomicznej elektrowni wiatrowej jako sterowanym układzie Hamiltona Energy-shaping optimal load control of PMSG in a stand-alone wind turbine as a port-controlled Hamiltonian system Artykuł przedstawia syntezę systemu sterowania autonomicznej turbiny wiatrowej w oparciu o podejście energii. Procedurę syntezy przeprowadzono oddzielnie dla części mechanicznej, która jest traktowana jako układ dwumasowy, i elektromagnetycznej – PMSG z prostownikiem aktywnym. Następnie otrzymane sterowniki składają się razem. W celu stworzenia bezczujnikowego systemu sterowania, sterowanie kształtowane energetycznie połączono z klasyczną kontrolą MPPT według Morimoto. Powstały system pracuje z optymalną wydajnością, co zwiększa odbieraną energię w porównaniu do Morimoto na 0,7-16% przy różnych wiatrach. This paper presents energy-based control system of the stand-alone wind turbine. The procedure of the control system synthesis is performed at first separately for a mechanical part considered as two-mass and an electromagnetic part – PMSG with active rectifier. Then the obtained regulators are composed together. In order to create a sensorless control system the energy-shaping control is combined with the wellknown Morimoto’s maximum power point tracking (MPPT) control. This system operates in optimal response mode that provides the improvement of energy extraction compared to Morimoto on 0.7-16% at different winds. elektrownia wiatrowa, sterowanie kształtowane energetycznie, sterowany układ Hamiltona, sterowanie bezczujnikowe wind energy conversion system, energy-shaping control, port-controlled Hamiltonian system, sensorless control
- Przemysław Łukasiak, Marcin Kaczmarski, Daniel Lewandowski, Patrycjusz Antoniewicz, Dariusz Świerczyński
ENVILINE ERS Trakcyjny System Rekuperacji Energii ENVILINE Energy Recuperation System for Traction Wymagania dotyczące zużycia energii stają się coraz bardziej restrykcyjne. Stale rosnące wymagania dotyczące niezawodności i ekonomiczności systemów zasilania dotyczą również trakcji elektrycznej. Z jednej strony pojazdy mają możliwość hamowania dynamicznego, co pozwala na zwrot energii do sieci trakcyjnej. Z drugiej strony coraz częściej podstacje wyposażone są w systemy magazynowania energii. Lepszym rozwiązaniem wydaje się być przesyłanie zrekuperowanej energii do sieci energetycznej. Poniższy artykuł przedstawia metodę poprawienia sprawności w sieciach trakcyjnych. Artykuł przedstawia wstępne rezultaty systemu ENVILINE ERS (System rekuperacji Energii) zainstalowanego na podstacji tramwajowej w Łodzi. The needs concerning energy consumption are becoming increasingly demanding. The ever growing requirements for more reliable and cost efficient systems also apply to traction systems. On one hand vehicles have the capability of dynamic braking that allows the energy to be returned to the traction grid. On the other hand, however, very often substations are integrated with energy storage systems. A better solution seems to be transferring the recuperated energy to the AC grid. This article presents method for improving the efficiency in traction networks. Paper presents preliminary results of ENVILINE ERS (Energy Recuperation System) installed in MPK Lodz tram substation. rekuperacja energii, trakcja, przekształtnik IGBT energy recuperation, traction, IGBT converter
- Artur Cichowski, Piotr Banach, Wojciech Śleszyński
Formowanie napięć wyjściowych trójfazowego przekształtnika sieciowego Shaping of the output voltages of the three-phase grid-connected inverter W artykule przedstawiono kompensację dwu zasadniczych zjawisk powodujących zniekształcenia prądów fazowych przekształtnika sieciowego. Pierwszym z nich są zniekształcenia napięcia sieci. W celu ich eliminacji zaproponowano uśrednianie za okres podstawowej harmonicznej uchybu regulatora napięcia obwodu pośredniczącego oraz predykcję napięcia sieci. Drugim natomiast są zniekształcenia napięć wyjściowych przekształtnika sieciowego. Zaproponowano w tym przypadku adaptacyjną metodę ich kompensacji. These paper presents compensation of the two main phenomena causing the distortion of the phase currents of the three-phase gridconnected inverter. The first phenomena are the grid voltage distortion. In order to eliminate them grid voltage prediction and averaging of the control error in the dc-link voltage are proposed. The second phenomena is the distortion of the inverter output voltage. In this case an adaptive compensation method is proposed. czas martwy, pojemności pasożytnicze, trójfazowy przekształtnik sieciowy dead time compensation, parasitic capacitance, three-phase grid-connected inverter
- Stefan Brock
Hybrydowy, P–PI – ślizgowy regulator położenia i prędkości dla napędu o zmiennej bezwładności Hybrid P–PI sliding mode position and speed controller for variable inertia drive W artykule przedstawiono układ sterowania dla napędu o zmiennej bezwładności. W układzie tym zaproponowano generator trajektorii wzorcowej oraz hybrydowy regulator położenia i prędkości. W regulatorze połączono blok regulatora ślizgowego z warstwą graniczną (aktywny dla dużych wartości uchybu) z blokiem P–PI (aktywnym dla małych wartości uchybu). Badania symulacyjne wykazały, że takie podejście zmniejsza błędy śledzenia, poprawia odporność i eliminuje szybkie oscylacje sygnału sterującego. Badania eksperymentalne potwierdziły wyniki. This paper describes a control system for a variable inertia drive based on a hybrid P–PI sliding mode controller and reference trajectory generator. In the controller, the sliding mode block with boundary layer (active for large values of error) is combined with the P–PI block (active for small values of error). Simulation results show that the control approach can decrease the tracking error, enhance the system's robustness and attenuate high frequency chattering in the control signal. Experimental studies confirmed the results of the simulation. sterowanie odporne, sterowanie ślizgowe, regulator hybrydowy, napęd bezpośredni robust control, sliding mode control, hybrid controller, direct drive
- Krystian Erwiński, Tomasz Tarczewski, Lech Grzesiak, Andrzej Wawrzak, Kazimierz Karwowski
Implementacja w układzie FPGA modulatora 3D-SVM dla przekształtnika 3-poziomowego z sinusoidalnym napięciem wyjściowym FPGA implementation of 3D-SVM modulator for a 3-level sinusoidal output voltage inverter Przekształtniki 3-poziomowe stają się obecnie coraz bardziej popularne ze względu na możliwość generowania przebiegów o mniejszej zawartości harmonicznych. Jest to szczególnie istotne w przypadku wytwarzania sinusoidalnego napięcia na wyjściu przekształtnika. Algorytm modulacji SVM coraz częściej implementowany jest w układach programowalnych FPGA ze względu na dużą szybkość działania i możliwość uzyskania dużych częstotliwości przełączania. W artykule przedstawiono implementację algorytmu 3D-SVM dla przekształtnika 3-poziomowego z sinusoidalnym napięciem wyjściowym w układzie FPGA Spartan 6 LX9. Przedstawione wyniki badań doświadczalnych dowodzą poprawności działania prezentowanej implementacji. Three level inverters are becoming more popular due to the ability to generate outputs with less harmonic content. This is especially important when sinusoidal inverter output voltage is required. SVM modulation algorithm is frequently implemented in FPGA programmable logic due to high operating speed and ability to achieve high switching frequencies. The article presents an implementation of a 3D-SVM algorithm for a 3-level sinusoidal output inverter on a Spartan 6 LX9 FPGA. Experimental results are presented that prove correct operation of the presented implementation. FPGA, przekształtnik 3-poziomowy z diodami poziomującymi, modulator 3D-SVM FPGA, 3-level neutral point clamped inverter, 3D-SVM modulator
- Remigiusz Olesiński
Klasyfikacja obszaru sterowania na potrzeby układu automatyki przemysłowej The classification of the control system for industrial automation Przedstawiony jest sposób wyboru procedury sterowania przez swobodnie programowalny sterownik przemysłowy. Zastosowanie algorytmu sieci neuronowej umożliwia bieżące uczenie układu w celu kwalifikowania np. do różnych reguł sterowania. Metoda uwzględnia histerezę przełączeń. It is presented how to select the type of control by the Programmable Logic Controller. Application of neural network algorithm enables current learning system to assign e.g. to the different control law. The method includes switching hysteresis. sterowniki PLC, sieci neuronowe, efektywność energetyczna, sterowanie histerezowe PLC, neural network, energy efficiency, hysteresis control
- Przemysław Mosiołek
Koncepcja sterowania adaptacyjnego silnikiem PMSM z dowolnym rozkładem strumienia Adaptive control of PMSM motor with any distribution of the flux W artykule przedstawiono algorytm sterowania adaptacyjnego silnikiem z magnesami trwałymi z dowolnym rozkładem strumienia. Do syntezy algorytmu zastosowano zmodyfikowaną metodę adaptacyjnego wstecznego całkowania. Zadane wartości prądów w osiach d i q wyznaczane są zgodnie z zasadą maksymalnej wartości momentu na amper - MTPA. Poprawność algorytmu ilustrują wyniki uzyskane na drodze symulacji komputerowej. This paper presents an algorithm for adaptive control of PMSM motor with any distribution of the flux. The modified adaptive backstepping method was used for synthesis of control algorithm. The dq reference currents are determined by the principle of maximum torque per ampere – MTPA. Simulation results were demonstrated for the drive system under chosen operation conditions. metoda wstecznego całkowania, silnik z magnesami trwałymi, metoda MTPA, modele rozmyte backstepping, PMSM motor, MTPA method, fuzzy models
- Piotr Legutko
Metoda optymalizacji parametrów falownika klasy E Optimization of class E inverter parameters W artykule zaprezentowano metodę optymalizacji parametrów falownika rezonansowego klasy E, przeprowadzoną z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS Simplorer. Dokonano opisu topologii podstawowej falownika rezonansowego, przedstawiono podstawowe zależności pozwalające wyznaczyć wartości elementów układu dla stanu ustalonego. Ponadto zaprezentowano nowatorski sposób poprawy własności energetycznych tego typu falowników, wykorzystujący procedurę optymalizacyjną opartą o algorytm genetyczny. Przedstawiono zdefiniowaną na potrzeby analizy funkcję celu oraz zaprezentowano przebiegi czasowe przed i po optymalizacji modelu falownika klasy E This paper presents a new method of selection and optimization class E inverter parameters. Optimization was made of using a Genetic algorithm built-in a ANSYS Simplorer software. These class E amplifiers have features such as incorporation of the transistor parasitic capacitance into the circuit, exact truly-switching time-domain solutions and allowance for Zero Voltage Switching (ZVS) operation. Experimental waveforms and characteristics measured at 1 MHz with an IXZ316N60 MOSFET are given for the amplifier that can operate under zero-voltage switching conditions for load resistances ranging from a short circuit to an open circuit. falownik rezonansowy, algorytm genetyczny, własciwosci energetyczne, analiza inverter, genetic algorithm, analysis, energy properties, optimization
- Zbigniew Kaczmarczyk
Model i metoda projektowania wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF Model and design method of high-frequency Class EF inverter W artykule przedstawiono model i metodę projektowania wysokoczęstotliwościowego falownika klasy EF z dołączoną ćwierćfalową linią długą po stronie zasilania. Zwiększanie częstotliwości pracy falowników rezonansowych wymaga stosowania dedykowanych metod do ich analizy i projektowania. Koniecznym staje się uwzględnienie parametrów pasożytniczych ich istotnych podzespołów. Zaproponowana koncepcja została wyjaśniona oraz zweryfikowana. Dwa falowniki klasy EF (20 MHz, 400 W) zostały zaprojektowane i przebadane A model and design method of high-frequency Class EF inverter using a quarterwave transmission line on the supply side are presented in the article. With increasing operating frequency of resonant inverters, more sophisticated methods for their analysis and design are required. In this case, parasitic parameters of their main components cannot be omitted. The proposed concept was explained and verified. Two Class EF inverters (20 MHz, 400 W) was designed and tested. falowniki rezonansowe, falownik klasy EF, wysoka częstotliwość, miękkie przełączanie resonant inverters, Class EF inverter, high-frequency, soft-switching
- Marcin Kamiński, Teresa Orłowska-Kowalska
Model radialnej sieci neuronowej zastosowany w regulacji prędkości napędu elektrycznego z połączeniem sprężystym Application of Radial Basis Function Neural Network in speed control of the drive with elastic connection W artykule opisano implementację radialnej sieci neuronowej jako adaptacyjnego regulatora prędkości układu dwumasowego. Parametry modelu neuronowego są przestrajane on-line w trakcie pracy napędu, adaptacji podlegają wagi oraz centra funkcji radialnych. Ponadto zastosowano układ rozmyty w celu wyznaczania współczynników algorytmu gradientowego, wykorzystywanego w części adaptacyjnej regulatora prędkości. Zrealizowane badania symulacyjne oraz eksperymentalne prezentują dużą precyzję takiego sterowania oraz odporność na zmiany parametrów obiektu. In this paper the implementation of Radial Basis Function Neural Network as a speed controller of two-mass system is described. Parameters of neural model are tuned on-line during drive operation, weight values and centers of the radial functions are adapted. Moreover fuzzy system is applied for selection of gradient descent algorithm coefficients that is used in the adaptation part of the speed controller. Simulations and experimental tests present high quality of such control concept and its robustness against parameter changes. radialna sieć neuronowa, uczenie on-line, regulator prędkości, układ dwumasowy radial basis function neural network, on-line training, speed controller, two-mass system
- Jacek Kaniewski, Zbigniew Fedyczak, Paweł Szcześniak
Modelowanie i podstawowe właściwości transformatora hybrydowego z niesynchronizowanym obciążeniem aktywnym Modelling and basic properties of threephase hybrid transformer with unsynchronized active load Artykuł dotyczy trójfazowego transformatora hybrydowego (TH) w systemie elektroenergetycznym. Transformator hybrydowy zawiera konwencjonalny transformator (TR) ze sprzężeniem elektromagnetycznym i przekształtnik AC/AC o sterowaniu PWM włączony w jedno z dwóch uzwojeń wtórnych transformatora. Transformator hybrydowy zainstalowany jest pomiędzy systemem dystrybucyjnym (SD) a lokalnym obszarem bilansowania (LOB) z odnawialnymi źródłami małej mocy. W artykule przedstawiono opis działania TH z obciążeniem aktywnym oraz jego model matematyczny. Wyniki badań analitycznych zostały zweryfikowane przez badania symulacyjne oraz eksperymentalne modelu laboratoryjnego małej mocy (ok. 3 kVA). This paper deals with three-phase power system with hybrid transformer (HT). The HT contains conventional transformer with electromagnetic coupling and PWM AC line chopper integrated with secondary windings with electric coupling. The HT is located between distribution system and Local Balancing Area (LBA) with small power local energy sources. After description of the three-phase power system with hybrid transformer (HT) and unsynchronized active load, the mathematical and circuit models of the AC source with HT is presented. These models are verified by means of the simulation and experimental test results obtained for HT of about 3 kVA. system elektroenergetyczny, transformator hybrydowy, sterownik matrycowy power system, hybrid transformer, matrix chopper
- Paweł Bułkowski, Tadeusz Citko
Mostkowy prostownik rezonansowy klasy E zasilany z falownika napięcia Class E rectifier bridge supplied by series resonant converter W artykule przedstawiono sposób projektowania mostkowego prostownika rezonansowego klasy E zasilanego z falownika napięcia. Sterowanie przesyłem energii odbywa się poprzez zmianę częstotliwości przy stałym współczynniku wypełnienia. Wyznaczono charakterystykę regulacyjną analizowanego układu. Dokonano analizy teoretycznej popartej odpowiednimi zależnościami oraz potwierdzono słuszność obliczeń poprzez symulację przekształtnika w środowisku PSPICE. In this article the way of designing class E rectifier bridge supplied by series resonant converter. The control of energy transmission takes place by has been shown changing the frequency with constant off-time. Determined the regulation characteristic of the analyzed structure. Theoretical analysis supported by appropriate relations has been made and the correctness of calculations has been confirmed by the simulation of the converter in PSPICE environment. DC/AC/DC, rezonans szeregowy, przekształtnik klasy E DC/AC/DC, serial resonance, E-class converter
- Bogdan Fabiański, Dariusz Janiszewski, Krzysztof Nowopolski, Krzysztof Siembab, Bartłomiej Wicher, Krzysztof Zawirski
Napęd elektryczny i sterowanie trójkołowego roweru bez przekładni mechanicznej Electric drive and control of three-wheel bicycle without mechanical gear W referacie omówiono koncepcję pojazdu napędzanego pedałami (roweru) ze wspomaganiem elektrycznym. Każde z trzech kół pojazdu napędzane jest silnikiem elektrycznym (BLDC) sterowanym przez centralny układ rozdziału mocy. Prędkość ruchu pojazdu oraz moc podawana na silniki są proporcjonalne (z nastawianym przełożeniem) odpowiednio do prędkości i mocy pedałowania. Bateria akumulatorów ładowana jest poprzez napędzaną pedałami prądnicę. Opis i analiza wybranych układów pojazdu udokumentowane są wynikami badań prototypu. In this paper the idea of an electrically aided pedal-driven vehicle (bicycle) is described. Each of three wheels of the vehicle is driven by electric motor (BLDC) controlled by the central system of power distribution. Velocity of the vehicle and motors power are proportional (with adjustable ratio) to pedaling speed and power respectively. The battery pack is charged by the pedal-driven generator. Description and analysis of the vehicle subsystems are documented with the prototype research results. rower elektryczny, silnik BLDC, pojazd elektryczny, wspomaganie elektryczne electric bicycle, BLDC motor, electric vehicle, electric aid
- Marcin Morawiec
Obserwator typu M prędkości kątowej wirnika maszyny asynchronicznej z estymacją rezystancji stojana i wirnika The M-type observer backstepping of induction machines with stator and rotor resistance estimation W referacie przedstawiono metodę kroków wstecz, zwaną z ang. backstepping, którą wykorzystano do otrzymania modelu obserwatora prędkości kątowej wirnika maszyny indukcyjnej klatkowej. Podstawowy model maszyny rozszerzono o model zmiennych, które nazwano M. Synteza kroków wstecz rozszerzonego modelu maszyny doprowadziła do powstania nowego obserwatora, który nazwano obserwatorem typu M. Zależność na estymowaną prędkość kątową określono na trzy różne sposoby. Sposób określania prędkości kątowej wirnika wpływa na właściwości statyczne i dynamiczne obserwatora typu M. W obserwatorze prędkości kątowej wirnika można dodatkowo estymować rezystancję uzwojeń stojana i wirnika. Jakość poszczególnych estymowanych wielkości obserwatora zweryfikowano metodą symulacyjną oraz eksperymentalną. The paper presents the method, known as backstepping, which was used to obtain the model of speed observer of squirrel cage induction machine. The basic model of the machine was extended to model variables called M. The backstepping synthesis of extended machine model has led to a new observer, the observer is called M-type observer. Dependence on the estimated angular speed can be determined in three different ways. These different ways affect to the static and dynamic properties of the observer type M. The rotor angular speed observer can also estimate the resistance of the stator and rotor windings. The quality of the estimated values were verified by simulation and experimental tests. obserwator prędkości, estymacja zmiennych stanu, maszyna indukcyjna klatkowa, metoda kroków wstecz speed observer, state variables estimation, squire-cage induction machine, backstepping method
- Zbigniew Krzemiński
Obserwatory prędkości dla bezczujnikowego sterowania maszynami prądu przemiennego Speed observers for sensorless control of AC machines. Przedstawiono model matematyczny uogólnionej maszyny elektrycznej rozszerzony przez wprowadzenie dodatkowych zmiennych. Na podstawie modelu rozszerzonego opracowano strukturę obserwatora prędkości maszyny uogólnionej. Zaprezentowane struktury obserwatorów prędkości dla poszczególnych rodzajów maszyn prądu przemiennego. Pokazano, że prędkość kątową wirnika można odtwarzać dla różnych typów maszyn stosując odpowiednie zmienne stanu w modelach matematycznych wykorzystanych do utworzenia rozszerzonego obserwatora prędkości. A mathematical model of generalized electrical machine extended by introduction of additional variables has been presented. On a basis of extended model a structure of speed observer for the generalized machine has been developed. Structures of speed observers for each kinds of AC machines has been presented. It has been shown, that angular rotor velocity may be estimated for different types of machines applying proper state variables in mathematical models used to create extended speed observer. obserwator, maszyny elektryczne, sterowanie bezczujnikowe observer, electrical machines, sensorless control
- Konrad Urbański
Odtwarzanie prędkości PMSM z wykorzystaniem obserwatora siły elektromotorycznej Speed estimation of the PMSM using back EMF observer W celu określenia położenia wału silnika synchronicznego z magnesami trwałymi, dla zakresu niezerowych prędkości, można wykorzystać np. metody bazujące na odtwarzaniu wartości chwilowych sił elektromotorycznych. Na ich podstawie wyznaczane jest położenie wału. Wyliczanie prędkości bezpośrednio z wartości położenia, wymusza zazwyczaj stosowanie filtrów w pętli sterowania prędkością, co wprowadza dodatkowe opóźnienie, skutkujące pogorszeniem dynamiki napędu. W pracy przedstawiono sposób wyznaczenia prędkości nieposiadający
powyższej cechy. To determine the position of the motor shaft the permanent magnet synchronous, in the case of non-zero speed, for example, you can use the method based on estimation instantaneous value of electromotive force. On their basis, the shaft position is determined. Calculating the velocity directly from the position, typically forces the use of filters in the speed control loop, which introduces an additional delay, resulting in the decreasing of the drive dynamics. The paper presents a method of determining a speed, which do not have that drawback. PMSM, sterowanie bezczujnikowe, obserwator PMSM, sensorless control, observer
- Marcin Kamiński
Odtwarzanie zmiennych stanu układu dwumasowego za pomocą obserwatora Luenbergera współpracującego z modelem neuronowym Estimation of state variables in two-mass system using Luenberger observer cooperating with neural model W niniejszym artykule opisano aplikację sieci neuronowej (z adaptacją wag w trybie on-line) w celu optymalizacji nastaw obserwatora Luenbergera. Zadaniem modelu neuronowego, jest wyznaczanie parametrów determinujących dynamikę obserwatora - współczynnika tłumienia oraz pulsacji rezonansowej. Zmodyfikowany obserwator Luenbergera zastosowano w celu odtwarzania zmiennych stanu układu napędowego z połączeniem sprężystym. In this paper application of neural network (trained on-line) for optimization of the Luenberger observer parameters is presented. The task of neural model, is recalculation of the factors that determining the dynamics of the observer - damping coefficient and resonant frequency. Modified Luenberger observer is implemented for state variables estimation of drive with elastic shaft. sieć neuronowa, trening on-line, obserwator Luenbergera, układ dwumasowy neural network, on-line training, the Luenberger observer, two-mass system
- Michał Jeleń, Grzegorz Jarek, Kazimierz Gierlotka
Optymalizacja rozpływu mocy biernej w maszynie asynchronicznej dwustronnie zasilanej Optimization of Reactive Power Flow in Doubly Fed Induction Machine W maszynie asynchronicznej dwustronnie zasilanej (MDZ), oprócz regulacji prędkości (lub mocy czynnej z zastosowaniach generacyjnych) możliwa jest także kontrola mocy biernej, pobieranej z sieci przez obwód stojana oraz mocy biernej przekształtnika sieciowego. W referacie przedstawiono metodykę obliczania strat mocy czynnej w poszczególnych elementach MDZ w zależności od mocy biernej w obwodzie stojana i momentu elektromagnetycznego silnika. Rozważania te zostały zilustrowane obliczeniami i charakterystykami dla układu laboratoryjnego MDZ o mocy 3 kW. Wynikiem analizy jest określenie rozpływu mocy biernej w maszynie dwustronnie zasilanej, przy założeniu całkowitej mocy biernej MDZ równej zero, dla którego sumaryczne straty mocy osiągają minimalną wartość. In the doubly fed induction machine (DFIM), in addition to speed control it is also possible to control the reactive power flowing from the mains to the stator circuit. The paper presents a methodology for the calculation of active power losses in each component of DFIM, depending on the reactive power in the stator circuit and electromagnetic torque of the machine. These considerations are illustrated by calculations and characteristics designated for the laboratory 3 kW laboratory model of DFIM. The result of the analysis is to determine the reactive power flow in the doubly fed induction machine, ensuring zero value of the total reactive power, for which the total power losses reaches a minimum value. maszyna dwustronnie zasilana, moc bierna, sprawność doubly fed induction machine, reactive power, efficiency
- Wojciech Jarzyna, Paweł Szcześniak
Praca generatorów elektrowni wiatrowych podczas zapadów napięcia Operation of Wind Power Plants at Voltage Sags W artykule scharakteryzowano wymagania operatorów sieci elektroenergetycznych w zakresie przepisów dotyczących zapadów napięcia oraz dynamicznej regulacji mocy biernej. Wymagania te omówiono dla charakterystyk podczas zapadów napięcia (FRT) oraz charakterystyk wstrzykiwania prądu biernego (RCI). Omówiono różne układy elektrowni wiatrowych, a główną uwagę skupiono na rozwiązaniach z generatorem PMSG. Badania symulacyjne wykonano dla tego generatora wyposażonego w pełno-sterowalny przekształtnik sieci. Uzyskane rezultaty wskazują, że współczynnik regulatora wstrzykiwanego prądu biernego musi być strojony z uwzględnieniem parametrów sieci jak i parametrów obwodu prądu stałego układu przekształtnikowego. The paper describes requirements of Transmission System Operators in the range of grid codes for instantaneous voltage disturbances and especially during voltage sags. These requirements are explained by Fault Ride Through (FRT) and Reactive Current Injection (RCI) characteristics. Different kinds of wind power plants are discussed and the main attention is focused on PMSG generators. Simulation tests are performed for mentioned system equipped with full scale grid converter. Obtained results show that RCI controller should be tuned in dependence on grid parameters and parameters of dc converter line. elektrownie wiatrowe, zapady napięcia, wymagania operatorów sieci, charakterystyki FRT i RCI wind power station, voltage sags, TSO codes, FRT and RCI characteristics
- Krzysztof Kolano
Praca nadążnego układu napędowego drzwi kabinowych z silnikiem PMSM The Performance of a lift car door drive system with two PMSM motors Wykorzystanie silników z magnesami trwałymi poprawia parametry eksploatacyjne układu napędowego przy znaczącej redukcji kosztów eksploatacji urządzenia oraz jego obsługi serwisowej. Niestety wysoki koszt tych maszyn jest poważną barierą w zwiększeniu ich udziału w rynku małych układów napędowych, gdzie czas zwrotu poniesionych nakładów jest długi. Duży koszt urządzeń sprawia, że producenci wykorzystują tylko jeden typ silnika napędowego tak, aby efekt skali produkcji zmniejszał koszt jednostkowy urządzenia. Znacznie utrudnia to proces realizacji projektów odbiegających od standardów, w których konieczne jest użycie układów napędowych większych mocy. W artykule przedstawiony został sposób sterowania układu napędowego drzwi kabinowych dźwigu osobowego o ponadnormatywnej szerokości i masie. Z uwagi na parametry mechaniczne urządzenia, zastosowanie jednego silnika napędowego nie umożliwia uzyskania pożądanych parametrów eksploatacyjnych. W prototypowym układzie wykorzystano dwa układy napędowe z silnikami PMSM skomunikowane ze sobą magistralą szeregową, za pomocą której przekazywane były dane konieczne do poprawnej pracy układu. The use of permanent magnet motors improves the operational performance drive system while significantly reducing the cost of operation of the device and its maintenance. Unfortunately, the high cost of these machines is a major barrier to increasing their market share low power circuits where the return on investment period is long. High cost of equipment makes manufacturers use only one type of motor, so that the effect of scale would reduce the unit cost of production of the device. This makes it difficult the process of implementation of projects differing from the standards that are required to use higher power propulsion systems. This paper presents the control drive system of a passenger elevator car doors with super standard width and weight. Due to the mechanical equipment, the use of a single motor cannot achieve the desired operating parameters. The prototype drive system uses two drive systems PMSM motor connected to each other serial bus, through which are transmitted the data necessary for the correct operation of the system. silnik PMSM, dźwig osobowy. napęd drzwi PMSM motor, passenger lift, car door drive system
- Rafał Grodzki
Predykcyjny algorytm sterowania przekształtnikiem zasilającym silnik synchroniczny z magnesami trwałymi A new predictive control for a DC/AC converter-fed Permanent Magnet Synchronous Machine W artykule przedstawiono sterowanie silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi typu FOC z predykcyjnym regulatorem prądu. Regulator bazuje na kryterium minimalizacji uchybu regulacji składowych prądu silnika, zapewnia wysoką dokładność w stanach statycznych, małe tętnienia momentu, stałą częstotliwość przełączeń, przy dynamice kształtowania momentu porównywalnej z najszybszymi metodami nieliniowymi. Zaprezentowano założenia nowej metody oraz wyniki badań laboratoryjnych, potwierdzające poprawność przeprowadzonej analizy. In this article a new Field Oriented Control method of PMSM with predictive current controller is presented. The method is based on current error vector minimization criteria. The proposed method (called FOC-P) ensure the high performance in static states, reduction of the torque ripples, and constant switching frequency without deterioration of the dynamic properties of non linear methods. The correctness of the analysis and main assumptions as well as the expected final results have been verified in laboratory investigation. sterowanie predykcyjne, predykcyjny regulator prądu, silnik typu PMSM predictive control, predictive current controller, PMSM
- Wojciech Śleszynski
Przegląd metod monitorowania stanu technicznego tranzystorów mocy Overview of methods for condition monitoring of the power transistors W artykule przedstawiono kilka metod monitorowania stanu technicznego tranzystorów mocy, które są lub mogą być wbudowane w układy przekształtnikowe. Celem artykułu jest określenie aktualnego stanu badań na ten temat. Prezentowane metody przeznaczone są do monitorowania istotnych objawów starzenia modułów mocy: rozwarstwiania struktury modułu na skutek termomechanicznego zmęczenia stopu lutowniczego, uszkodzeń połączeń drutowych wewnątrz modułu oraz degradacji izolacji bramkowej. This paper presents several methods for condition monitoring of power transistors that are or can be embedded in power converters. The aim of this article is to determine the current state of research on that subject. The presented methods are designed to monitor important ageing effects encountered in power modules: structure delamination as a result of thermomechanical solder fatigue, wire-bond lift-off and gate insulation degradation. diagnostyka, monitorowanie, tranzystory mocy, konserwacja prognozowana diagnostics, monitoring, power transistors, predictive maintenance
- Adam Kawa, Adam Penczek, Stanisław Piróg
Przetwornica DC-DC typu boost-flyback pracująca jako stopień wejściowy dla jednofazowego falownika sieciowego małej mocy High step-up DC-DC boost-flyback converter for single phase grid microinverter Artykuł porusza problematykę aplikacji jednofazowych przekształtników DC-AC małej mocy pozwalających na sprzęganie pojedynczego panelu fotowoltaicznego z jednofazową siecią prądu przemiennego. Jednym z wyzwań technologicznych jest uzyskanie dużego wzmocnienia napięciowego w obwodzie prądu stałego umożliwiającego prawidłową pracę falownika przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej sprawności. W artykule opisano zasadę działania oraz przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych przekształtnika DC-DC typu boost-flyback pozwalającego na spełnienie ww. wymagań. The article treats about main problems of one phase DC-AC microinverters that allow single solar cell to be joined with the grid. One of the issues is to achieve high voltage gain with high efficiency in DC circuit, which is necessary for proper operation of inverter. The operating principles, results of practical implementation and investigations on boost – flyback converter, which meets mentioned demands, are presented. mikroprzekształtniki DC-AC, Przetwornica DC-DC o wysokim współczynniku wzmocnienia napięciowego microinverters, DC-DC high-step-up converter
- Daniel Lewandowski, Piotr Lipnicki
Stabilizacja przekształtnika trakcyjnego z wykorzystaniem sterowania predykcyjnego Stabilization of the traction inverter with predictive control Charakterystycznym elementem przekształtników trakcyjnych jest wymagana obecność obwodu LC. Jego zadaniem jest z jednej strony filtrowanie prądu, a z drugiej wygładzanie napięcia na kondensatorze. Pośrednio filtr wejściowy chroni też sieć trakcyjną przed zakłóceniami powstającymi w wyniku impulsowej pracy tranzystorów. Istotną zaletą tego rozwiązania jest prostota konstrukcji i jasne zasady doboru elementów pasywnych dla konkretnego napędu. Natomiast bardzo poważną wadą jest oscylacyjny charakter i wrażliwość na zakłócenia, które w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do awaryjnego wyłączenia przekształtnika. Często proponowanym rozwiązaniem jest klasyczny układ stabilizujący oparty o sprzężenie zwrotne, współpracujące z napędami sterowanymi metodami wektorowymi. Jednakże takie podejście nie zawsze może być stosowane, chociażby w trakcie postoju pojazdu trakcyjnego. Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie elementu kształtującego wartość zadaną wraz z aktywnym rozpraszaniem energii. Dla tego podejścia zaproponowano dwie metody sterowania. Pierwszą z nich jest sterowanie predykcyjne (MPC) z ograniczeniami, natomiast drugi sposób to prosty, nieliniowy regulator. Oba rozwiązania wykorzystują do gaszenia oscylacji rezystor hamowania. Przeprowadzone badania symulacyjne potwierdziły skuteczność proponowanych regulatorów, realizujących zadanie stabilizacji obwodu pośredniczącego przekształtnika trakcyjnego przy akceptowalnym wzroście strat energii. Characteristic feature of the traction inverters is presence of mandatory LC input circuit. Its purpose is to filter input current and to smooth DC bus capacitor voltage. Another role is to protect traction power network against interference coming from higher harmonics generated by the transistor switching. Undoubtedly the advantages of such solution are simplicity of design and ease of determining the parameters of passive components. One of the obvious disadvantages is oscillatory nature and sensitivity to disturbances, which in extreme cases can lead to emergency shutdown of the inverter by overvoltage and overcurrent protection. The often suggested solution is the classic circuit oscillation damping method, working with vector controlled drive but it cannot be used when traction vehicle is stopped. The second one is to use a torque set point forming element together with an active energy dissipation system. For that case two different control methods were considered. The first one is an application of the Model Predictive Control with constraints and the second is the use of simple, nonlinear control law. Both are used to control energy dissipation through braking resistor. The proposed methods use the principle of continuity and boundedness of the first derivative of control signal, to avoid unnecessary excitation of oscillations. The simulation study confirmed the validity of these approaches taking into consideration the increased loss ratio and effectiveness of stabilization. stabilność napędów trakcyjnych, tłumienie oscylacji, filtr wartości zadanej, sterowanie predykcyjne, niesymetria ograniczeń stability of traction drives, oscillation damping, set-point filter, model predictive control, asymmetry constraints
- Piotr Chudzik, Andrzej Dębowski, Tomasz Kolasa, Daniel Lewandowski, Grzegorz Lisowski, Przemysław Łukasiak, Rafał Nowak
Stanowisko badawcze do modelowania pracy napędu trakcyjnego w stanach wywołanych nagłą zmianą prędkości kątowej kół pojazdu. The laboratory test stand for modeling the train drive in the states caused by the sudden change of the angular velocity of wheels Dynamiczny rozwój nowoczesnego taboru trakcyjnego, będącego odpowiedzią na rosnące zapotrzebowanie publicznego transportu, wymaga aby pojazdy realizowały swoje zadania przy jednoczesnym zwiększeniu ich niezawodności oraz zmniejszeniu kosztów wytwarzania i eksploatacji. Jednym z kierunków ich rozwoju jest zastosowanie grupowego napędu trakcyjnego, które pozwala na zasilanie z jednego falownika napięciowego dwóch silników asynchronicznych. Takie rozwiązanie pozwala zredukować cenę napędu nawet o 30%, ale jednocześnie stanowi istotne wyzwanie dla systemu sterowania. Zaimplementowany w nim algorytm musi bowiem uwzględniać zjawisko stanu nieustalonego, powstającego w sytuacji pojawienia się skokowej zmiany prędkości kątowej silników. W trakcji tramwajowej jest ono często spotykane, ponieważ wiąże się z przejazdem pojazdu przez tzw. krzyżownicę, czyli miejsce w którym przecinają się dwa różne kierunki jazdy. Prawidłowe modelowanie zaburzenia stanu elektromagnetycznego napędu, wymagało opracowania odpowiedniego opisu matematycznego, którego analiza pozwoliła na stworzenie dedykowanego stanowiska badawczego. Innowacyjnym rozwiązaniem było zastosowanie idei nieskończonej szyny, w której elementem ruchomym jest koło zamachowe o dużym momencie bezwładności, a elementem napędowym zestaw silników asynchronicznych na specjalnych podstawach. Taka konstrukcja odzwierciedla specyfikę połączenia szyna – koło w trakcie przejazdu przez krzyżownicę poprzez zmienną geometrię koła zamachowego oraz umożliwia kształtowanie innych zjawisk zachodzących w napędzie trakcyjnym, np. przy utracie przyczepności czy też w przypadku hamowania nagłego. Opracowane stanowisko badawcze powoli również na rozwijanie kolejnych generacji układów napędowych, które sprostają coraz wyższym wymaganiom transportu. Dynamic development of the modern traction rolling stock is the response to the growing demands of the public transportation. It requires new vehicles to offer higher reliability and lower cost of production and maintenance. One of the solutions is application of the traction group drive which allows the single voltage inverter to feed two asynchronous motors. That may reduce overall cost by the 30% but also brings significant challenge for the control system. Implemented algorithm has to be designed to stabilize the drive even in case of the transient states caused by the step change of the motor angular velocity. In case of tram it is quite often phenomenon because it is related to the passing through the crossroad. The correct model which fully reflects the complexity of that disturbance had to be developed. Its analysis led to design of the laboratory test stand based on the concept of the “infinite” rail. The main part is flywheel with variable geometry and high moment of inertia. The drive consists of the two asynchronous motors on the moving foundations. That construction reflects characteristic of the connection rail – wheel during passing the crossroads. Moreover it also allows shaping of other phenomena occurring in the traction drive, i.e. during wheel slip or during sudden braking. The laboratory test stand will allow to develop the next generation of the traction drives which fulfill the incoming requirements of the public transportation. napędy trakcyjne, silnik asynchroniczny traction drives, induction motor
- Marcin Jastrzębski
Sterowanie adaptacyjne silnikiem liniowym z neuronowym kompensatorem tarcia strojonym on-line Adaptive control of linear motor with online learning of neural friction compensator W artykule przedstawiono sterowanie silnikiem liniowym z magnesami trwałymi w warunkach zmieniającego się tarcia. Do sterowania wykorzystano algorytm wstecznego całkowania z neuronowym kompensatorem tarcia. Do uczenia on-line modelu neuronowego wykorzystano wyznaczaną przez różniczkowe prawa adaptacji korektę modelowanego tarcia. Symulacje i eksperymenty przeprowadzone na stanowisku rzeczywistym potwierdziły skuteczność pokazanego rozwiązania. This paper presents a control of linear motor with permanent magnets in various friction conditions. The control algorithm uses backstepping algorithm with neural friction compensator. Correction of modelled friction, calculated by differential adaptive law was used for on-line tuning of neural model. Simulations and experiments carried out on a real drive, confirmed the efficiency of the solution. silnik liniowy, kompensacja tarcia, sieci neuronowe, sterowanie adaptacyjne
- Marcin Kasprzak
Sterowanie falownika klasy DE metodą PWM-FM PWM-FM control of Class DE inverter W artykule opisano właściwości sterowania PWM-FM off-line przy założeniu, że przełączanie tranzystorów Mosfet falownika odbywa się przy komutacji optymalnej. Wyznaczono teoretyczne charakterystyki sterowania mocy wyjściowej. W oparciu o laboratoryjny model falownika idealnego klasy DE z tranzystorami Mosfet (10 kHz/500 W) wyznaczono charakterystyki sterowania dla komutacji optymalnej krótkiej i długiej. Zamieszczono niespotykane w literaturze oscylogramy pokazujące pracę falownika przy krótkiej i długiej komutacji optymalnej. PWM-FM off-line control properties of Class DE inverter are presented in the paper. Optimum commutation of Mosfets is assumed. Theoretical characteristics of output power control were calculated. Based on laboratory model of ideal Class DE Mosfet inverter (10 kHz/500 W), control characteristic of short and long commutation were measured. Oscillograms of short and long commutation processes in Class DE inverter that were not published before, are presented too. falownik klasy DE, PWM, Mosfet, komutacja optymalna class D inverter, mosfet, PWM, optimum commutation
- Arkadiusz Lewicki
Sterowanie napięciami na kondensatorach falownika kaskadowego DC-link voltage control in Cascaded H-Bridge converter W artykule zaproponowano strategię wektorowej modulacji szerokości impulsów dla wielopoziomowych falowników kaskadowych. Zaproponowane rozwiązanie umożliwia sterowanie napięciami na kondensatorach obwodów pośredniczących. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych zaproponowanej strategii sterowania. In this paper the Space-Vector Pulse Width Modulation for multilevel cascaded converters is proposed. Presented solution makes it possible to control the DC-link voltages. Results of simulation and experimental researches on proposed control strategy are presented in the paper. wektorowa modulacja szerokości impulsów, falownik kaskadowy, napięcia w obwodzie pośredniczącym. space-vector pulse width modulation, cascaded h-bridge converter, DC-link voltages.
- Bartłomiej Ufnalski, Lech M. Grzesiak
Sterowanie powtarzalne napięciem wyjściowym falownika przy użyciu bezpośredniego regulatora rojowego A plug-in direct particle swarm repetitive controller for a single-phase inverter W artykule opisano regulator rojowy realizujący sterowanie z uczeniem iteracyjnym dla jednofazowego falownika napięcia z wyjściowym filtrem LC. Oryginalność rozwiązania polega na fakcie bezpośredniego przechowywania próbek sygnału sterującego przez rój cząstek. Rój optymalizuje w trybie on-line sygnał sterujący eliminując wpływ okresowego zakłócenia (prądu obciążenia pobieranego, na przykład, przez prostownik diodowy z filtrem pojemnościowym) na jakość napięcia wyjściowego. Sygnał sterujący jest optymalny z uwagi na zdefiniowany przez użytkownika wskaźnik jakości. Koncepcja bezpośredniego regulatora rojowego została zbadana przy użyciu technik modelowania numerycznego. The paper presents an online particle swarm optimizer (PSO) as an iterative learning controller for the single phase inverter with an output LC filter. The novelty of the solution lies in the fact that the swarm directly stores samples of the control signal. The swarm optimizes, according to a user-defined performance index, in online mode the control signal to reject the repetitive disturbance (the load current drawn, for example, by the diode rectifier). The concept of the direct swarm controller is investigated with the help of numerical simulations. sterowanie powtarzalne z uczeniem, optymalizacja metodą roju cząstek, falownik jednofazowy, eliminacja wpływu okresowego
zakłócenia iterative learning control, particle swarm optimization, single-phase inverter, repetitive disturbance rejection
- Andrzej Mondzik
Superkondensatorowy magazyn energii elektrycznej The Supercapacitor Energy Storage System W artykule przedstawiono magazyn energii elektrycznej zbudowany w oparciu o superkondensator. Opisano funkcje poszczególnych jego części. Przedstawiono sposób określania mocy zasobnika. Zamieszczono wyniki badań symulacyjnych całego systemu magazynu energii wraz z kompensowanym obciążeniem. This paper describes the model of energy storage system built on the supercapacitor. The function of each of its parts was described. The way of determining the power of storage was presented. Simulation results for energy storage system with compensated load were contained. magazyn energii, superkondensator, przekształtnik energoelektroniczny energy storage, supercapacitor, power electronic converter
- Grzegorz Jarek, Michał Jeleń, Kazimierz Gierlotka
Symulator turbiny wiatrowej na bazie silnika prądu stałego Simulation System of the Wind Turbine Based on a DC Motor W artykule opisano układ symulatora turbiny wiatrowej, do budowy którego wykorzystano silnik prądu stałego. Silnik ten jest sprzężony mechanicznie z maszyną asynchroniczną dwustronnie zasilaną (MDZ) i służy do badania układów sterowania MDZ w zastosowaniach generacyjnych. Układ zasilania silnika DC sterowany jest mikroprocesorowo i zapewnia generację momentu w zależności od prędkości silnika oraz dodatkowego parametru, jakim jest zadana prędkości wiatru. Charakterystyka symulatora odpowiada charakterystyce przykładowej turbiny wiatrowej. W artykule omówiono schemat układu połączeń i przybliżono ideę sterowania. Pokazano też wyniki badań laboratoryjnych układu. This paper describes the simulation system of the wind turbine, based on a DC motor. System composed of a doubly fed induction machine mechanically coupled with a DC machine is used to develop and test power control systems based on a wind turbine. Power electronics converter supplying DC motor is controlled by a microprocessor and provides generation of the torque depending on the speed of the machine and an additional parameter, which is the reference wind speed. Simulator characteristics corresponds to the exemplary characteristics of the wind turbine. The article discusses the connection diagram and presents the idea of the control system. It also shows the results of laboratory tests. elektrownia wiatrowa, wiatrak, maszyna dwustronnie zasilana, MDZ, sterowanie wymuszające dynamikę wind power plant, simulator, doubly fed induction machine, DFIG, forced dynamics control
- Piotr Sobański
Szybka metoda diagnostyki uszkodzenia falownika napięcia w układzie bezpośredniego sterowania polowo zorientowanego A fast fault diagnostic method for a voltage inverter in the direct field oriented controlled induction motor drive W artykule zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych systemu diagnostyki uszkodzeń polegających na braku przewodzenia prądu przez jeden z łączników tranzystorowych IGBT dwupoziomowego falownika napięcia w napędzie indukcyjnym z bezpośrednim sterowaniem polowo zorientowanym. Metoda diagnostyki awarii została oparta na analizie przebiegu wektora estymowanego strumienia wirnika w układzie współrzędnych stacjonarnych αβ. W pracy przedstawiono oryginalny sposób ekstrakcji symptomów uszkodzeń, który polega na zastosowaniu zbiorów rozmytych o przestrajalnych parametrach funkcji przynależności w warstwie rozmywania. In this paper simulation results of a single IGBTs open circuit fault diagnostic system for a two level voltage inverter-fed direct field oriented controlled induction motor drive were presented. The fault diagnostic procedure is carried out utilizing an analysis of the estimated rotor flux vector trajectory in the stationary αβ coordinates. In the article an original approach for a fault extraction procedure, based on on-line adjustable fuzzy sets parameters in the defuzzyfication layer was presented. silnik indukcyjny, falownik napięcia, łączniki IGBT, diagnostyka uszkodzeń induction motor, voltage inverter, IGBTs, fault diagnosis
- Teresa Orłowska-Kowalska, Grzegorz Tarchała
Ślizgowe sterowanie prędkością silnika indukcyjnego przy wykorzystaniu zmiennej w czasie prostej przełączającej Sliding mode control of the induction motor speed with a time-varying switching line W artykule przedstawione zostało zastosowanie ruchu ślizgowego w sterowaniu prędkością kątową silnika indukcyjnego. Wykorzystana została metoda ekwiwalentna, w której sygnał sterujący składa się z dwóch części: ciągłej oraz nieciągłej (podlegającej oscylacjom). W celu zapewnienia jednakowej dynamiki przebiegów prędkości kątowej napędu oraz odporności układu podczas etapu osiągania prostej przełączającej, niezależnie od zakłóceń zewnętrznych i parametrycznych, zaproponowano zastosowanie zmiennej w czasie prostej przełączającej. The paper deals with the sliding mode application in the control of the induction motor speed. The equivalent control method, in which the control signal consists of two parts: continuous and discontinuous (that is subject to oscillations), is used. In order to ensure identical dynamics of the speed transients and system robustness during the switching line reaching phase, regardless of the external and parametric disturbances, the timevarying switching line approach is proposed. silnik indukcyjny, sterowanie ślizgowe, projektowanie, zmienna prosta przełączająca induction motor, sliding mode control, design, time-varying switching line
- Robert Piwowarczyk, Krzysztof Krykowski, Janusz Hetmańczyk
Tętnienia prądu zasilającego bezszczotkowy silnik prądu stałego Current ripples in BLDC motor supply Przeprowadzone rozważania dotyczyły bezszczotkowego silnika prądu stałego wzbudzanego magnesami trwałymi i z komutatorem elektronicznym o strukturze mostka 3-fazowego. W artykule opisano zjawisko pojawiania się, przy dużych obciążeniach, ujemnej składowej tętniącej w prądzie zasilającym taki silnik. Zwrócono uwagę na zmiany struktury przekształtnika w zależności od prędkości wirowania, indukcyjności silnika oraz wielkości obciążenia. Przeanalizowano wpływ indukcyjności silnika i prędkości wirowania silnika na pojawianie się w prądzie źródła ujemnej składowej tętniącej i określono wpływ tej składowej na tętnienia momentu oraz na charakterystyki mechaniczne silnika. Analizę teoretyczną poparto badaniami symulacyjnymi na modelach komputerowych wykonanych dla oprogramowania Matlab-Simulink. The conducted considerations concerned PM BLDC motor controlled by electronic commutator, based on the 3-phase bridge. A phenomenon of negative pulsating component appearing in current, which powers the motor in case of high load is described in the paper. The attention has been paid on changes of the converter structure depending on rotational velocity, inductance and load of the motor. Influence of motor inductance and rotational velocity on appearance of negative pulsating component in motor current has been analyzed. The influence of that component on torque pulsations and mechanical characteristics of the motor has been defined . Theoretical analysis was supported by simulation research realized on computer models elaborated in Matlab-Simulink software. bezszczotkowy silnik prądu stałego, napęd elektryczny, energoelektronika, silniki wzbudzane magnetoelektrycznie permanent magnet brushless, electric drive, power electronics, motors with PM excitation
- Piotr Chudzik, Andrzej Dębowski, Tomasz Kolasa, Daniel Lewandowski, Przemysław Łukasiak, Rafał Nowak
Trakcyjny napęd grupowy zasilany z falownika, pracującego z obniżoną częstotliwością przełączeń Traction group drive fed by an inverter with reduced switching frequency W ostatnich latach można było zaobserwować rosnące zainteresowanie transportem szynowym, w którym upatruje się rozwiązania codziennych problemów komunikacyjnych. Nowoczesny napęd trakcyjny jest zbudowany z silników asynchronicznych zasilanych z niezależnych falowników napięciowych. Takie rozwiązanie podnosi koszty całego napędu oraz zmniejsza współczynniki niezawodności. Jednakże inne rozwiązanie, trakcyjny napęd grupowy ze wspólnym falownikiem, wymaga analizy wszystkich poziomów systemu sterowania takiego napędu – od najwyższego odpowiedzialnego za wyznaczanie wartości zadanych, poprzez kontrolowanie stanu elektromagnetycznego silnika, aż po najniższy poziom – odtwarzanie zadanej fali napięcia na zaciskach silnika. Wszystkie te elementy muszą ze sobą współpracować, aby stworzyć skuteczny napęd trakcyjny. Jednak nawet najbardziej interesujące rozwiązanie wymaga przede wszystkim testów w rzeczywistym środowisku. Niestety badania na pełnowymiarowym pojeździe są wyjątkowo kosztowne i nie mogą być przeprowadzane w normalnym ruchu ulicznym, a klasyczne stanowisko testowe złożone z silnika i prądnicy nie odzwierciedla natury napędu grupowego. Z tych powodów w ramach badań zdecydowano się na opracowanie dedykowanego stanowiska badawczego, którego koncepcję oparto o model odwrotny pojazdu trakcyjnego – koła zamachowego o dużym momencie bezwładności, napędzanego przez dwa silniki asynchroniczne. Rozwiązanie to umożliwiło odzwierciedlenie zjawisk zachodzących w rzeczywistym układzie i pozwoliło na opracowanie strategii sterowania dla grupowego napędu trakcyjnego. In the last few years public transportation with rail vehicles like tramway or metro has again become an important solution for daily communication problems. The modern traction drives are now using asynchronous motors which are controlled by the voltage converters. However mechanical construction of the rail vehicles bogie almost always is based on two independent motors what requires usage of two separate inverters for better dynamics of drive operation. This increases the overall drive cost and reduces reliability as well. The most popular different solution, traction group drive with common inverter, requires investigation of different levels of control system – from high level management system, through control of a particular motor and down to the modulator algorithm controlling the inverter output voltage. All these elements need to work together without disturbances to bring the new quality for traction group drives. However even the most promising concept needs to be checked not only in accurate simulation but also in the real environment. Unfortunately tests with real traction vehicles are expensive and cannot be carried in normal traffic conditions. Moreover classical test stands with motor installed back to back do not reflect the behavior of the group drive. Because of that a special laboratory stand was designed and built for development purposes. The concept of the rig was based on reverse model of the traction vehicle followed by the idea of the infinite rail. In that configuration two independent motors fully reflect the behavior of the real tram drive. asynchroniczny napęd grupowy, mieszane sterowanie wektorowo-skalarne, ulepszona regulacja prądu, niska częstotliwość przełączeń asynchronous group drive, mixed vector-scalar control, improved current control, low switching frequency
- Jacek Rąbkowski
Tranzystory SiC MOSFET – możliwości i wyzwania SiC power MOSFETs – possibilities and challenges Artykuł przedstawia podstawowe zagadnienia związane z najbardziej popularnymi obecnie elementami sterowanymi z węglika krzemu - tranzystorami SiC MOSFET. Omawiane są możliwości wynikające z zastosowania tych elementów w układach przekształtnikowych, takie jak obniżenie strat przewodzenia a szczególnie strat łączeniowych. Z drugiej strony dyskutowane są kluczowe wyzwania towarzyszące tym elementom - niesymetria napięcia bramkowego, ograniczenie szybkości przełączeń przez indukcyjności pasożytnicze obudów czy potencjalna praca bez zewnętrznych diod zwrotnych. The paper discusses issues related to most popular controlled SiC power device - SiC MOSFET. Possibilities accomplished an application of this device are presented to mention only reduction conduction and especially switching power losses. On the other hand SiC MOSFET challenges are also discussed in this paper: asymmetry of the gate supply, reduction of the switching speed by the package parasitic inductances and possible diode-less operation. węglik krzemu, tranzystor MOSFET, moduły mocy, sterowniki bramkowe Silicon Carbide, MOSFET, power modules, gate drive units
- Łukasz Niewiara, Tomasz Tarczewski, Lech M. Grzesiak
Trójfazowy mostkowy falownik napięcia o regulowanym napięciu obwodu pośredniczącego 3-phase bridge voltage source inverter with DC voltage control W artykule przedstawiono koncepcję budowy trójfazowego mostkowego falownika napięcia o regulowanym poziomie napięcia
obwodu pośredniczącego. Zmiana wartości napięcia obwodu pośredniczącego realizowana jest przy pomocy przetwornicy DC/DC o regulowanej
wartości napięcia wyjściowego. Jako obciążenie zastosowano zasilany z trójfazowego falownika napięcia symetryczny trójfazowy obwód RL z
regulowanym prądem obciążenia. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych zaproponowanego układu dla skokowych zmian wartości napięcia
oraz prądu obciążenia. In this paper concept of three-phase bridge voltage inverter with controlled DC bus voltage level is presented. The modification of the DC
bus voltage value is realized with the help of the DC/DC buck converter with controlled DC voltage level. A three-phase symmetric RL circuit fed by
three-phase voltage source inverter with adjustable load current was used as the load of the DC/DC buck converter. Simulation test results of the
proposed system during step changes of voltage and load current values were presented. mostkowy falownik napięcia, przetwornica obniżająca napięcie, regulacja kaskadowa bridge voltage inverter, step-down DC voltage converter, cascade control
- Tomasz Tarczewski, Lech M. Grzesiak, Andrzej Wawrzak, Kazimierz Karwowski, Krystian Erwiński
Układ laboratoryjny napędu z silnikiem PMSM sterowanym z kształtującego napięcie ciągłe 3-poziomowego falownika napięcia typu NPC Laboratory setup of the drive with PMSM controlled by continuous voltage shaping NPC type 3-level voltage inverter W artykule omówiono zagadnienia dotyczące budowy i sterowania napędem z silnikiem PMSM i 3-poziomowym falownikiem napięcia z diodami poziomującymi. Opracowany falownik, dzięki zastosowaniu wyjściowego filtra LC, charakteryzuje się sinusoidalnym napięciem wyjściowym. Przedstawiono również bazujący na sprzężeniu od zmiennych stanu dyskretny algorytm sterowania zapewniający uzyskanie sinusoidalnego napięcia wyjściowego o niskiej zawartości harmonicznych w szerokim zakresie pracy napędu. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych potwierdzające poprawne działanie opracowanego układu napędowego. In this paper designing and control process of the drive with PMSM and 3-level neutral point clamped voltage inverter was discussed. Designed inverter, with the help of an output LC filter, provides true sine wave output voltage. Discrete state feedback control algorithm was used in order to obtain sine wave output voltage of the designed inverter with low harmonics content in a wide range of the drive operation. Proper operation of the designed drive was confirmed in simulation as well as experimental test results. 3-poziomowy falownik napięcia z diodami poziomującymi, filtr LC, regulator od stanu 3-level neutral point clamped inverter, LC filter, state feedback controller
- Marcin Baszyński
Układ sterowania wirującym magazynem energii Control system of the flywheel Nowoczesne układy energoelektroniczne składają się nie tylko z przekształtników przetwarzających energię elektryczną, ale również z elementów odpowiedzialnych za interakcję z użytkownikiem pozwalających na odczyt parametrów pracy układu oraz ich zmianę. Najprostszym rozwiązaniem interfejsu użytkownika jest zastosowanie wyświetlacza alfanumerycznego na którym wyświetlane są informację o stanie przekształtnika. Za pomocą kilku dodatkowych przycisków można dokonywać zmian ustawień układu. Jest to rozwiązanie proste, tanie lecz pozwala na lokalne sterowanie (w niewielkiej odległości od układu) jak również liczba wyświetlanych informacji jest niewielka. Istnieje możliwość tworzenia rozbudowanych menu, ale powoduje to utrudnienia w dostępie do informacji. W artykule przedstawiono na przykładzie wirującego magazynu energii uniwersalne rozwiązanie pozbawione wymienionych wad. Modern electronics systems consist of not only with the power electronics converters, but also with the friendly user interface which allow you to read the operating parameters and change them. The simplest solution of the user interface is to use alphanumeric display which displays information about the state of the converter. With a few additional buttons you can change the settings. This solution is simple, inexpensive but allows only local control (within walking distance from the system) and the number of displayed information is low. You can create extensive menu, but it causes problems with access to information. This paper presents the example of a rotating energy storage universal solution which is lack of the above mentioned disadvantages. bezczotkowy silnik prądu stałego o magnesach trwałych, napęd wysokoobrotowy, wirujący zasobnik energii, FPGA BLDCPM, high speed drive, flywheel energy storage system, FPGA
- Mateusz Dybkowski
Układ wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym odporny na uszkodzenia czujnika prędkości kątowej Speed sensor fault tolerant induction motor drive system W pracy przedstawiono analizę wpływu uszkodzenia czujnika obrotowo – impulsowego na pracę układu wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym. Sprawdzono różne uszkodzenia enkodera i przeanalizowano ich wpływ zarówno na właściwości napędu jak i na jakość estymacji niedostępnych zmiennych stanu maszyny. Opisano algorytm detekcji analizowanych uszkodzeń. Wykonano badania symulacyjne i eksperymentalne. In the paper the rotor speed sensor fault analysis to the vector controlled induction motor drive system is described. Different types of the speed sensor faults are analyzed. Performance of the induction motor drive and quality of the state variable estimation are investigated. Sensor fault detection algorithm is described. Simulation and experimental test are presented. sterowanie wektorowe, napęd odporny na uszkodzenia, estymacja prędkości, detekcja uszkodzenia vector control, fault tolerant drive, speed estimation, fault detection
- Krzysztof Sozański
Wieloszybkościowy trójfazowy równoległy kompensator przełączający Multirate Three-Phase Shunt Switching Compensator W artykule przedstawiono wieloszybkościowy trójfazowy równoległy kompensator przełączający z polepszonymi właściwościami dynamicznymi. Celem przedstawionego rozwiązania jest zmniejszenie wartość współczynnika THD prądu linii. W układzie sterowania zastosowano predykcyjny algorytm sterowania pozwalający na reagowanie z wyprzedzeniem wynikającym z analizy historii w poprzednich okresach oraz modyfikację układu wyjściowego pozwalającą na zmniejszenie zniekształceń dynamicznych w stanach nieustalonych. W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych opracowanej modyfikacji. In this paper is described three-phase shunt switching compensator with extended dynamics properties. Objective of this solution is to reduce value of THD of the power supply line. In the circuit is used predictive control algorithm for predictable load current changes and multirate switching compensator output circuit for unpredictable load current changes. In this paper are presented results of simulation and experimental research. kompensator przełączający, energetyczny filtr aktywny switching compensator, active power filter
- Tomasz Pajchrowski, Krzysztof Zawirski
Właściwości adaptacyjnego regulatora neuronowego dla napędu o zmiennych parametrach z silnikiem PMSM Properties of adaptive neural controller for the drive with variable parameters of the PMSM motor W artykule przedstawiono właściwości adaptacyjnego regulatora prędkości z zastosowaniem sztucznej sieci neuronowej dla napędu z silnikiem PMSM. Parametry regulatora neuronowego są zmieniane online według algorytmu RPROP. Przedstawione wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych ilustrują poprawne działanie adaptacyjnej regulacji prędkości na zmianę parametrów układu napędowego. The paper presents the properties of an adaptive speed control using artificial neural network for PMSM motor drive. Neural controller parameters are changed by the algorithm RPROP online. The results of simulation and experiment confirm the correct operation of the adaptive speed control to change the parameters of the drive system. regulator adaptacyjny, PMSM, sieć neuronowa adaptive control, PMSM, neural networks
- Piotr J. Serkies
Wpływ funkcji celu regulatora predykcyjnego na właściwości dynamiczne napędu dwumasowego Influence of the objective function predictive controller for dynamic properties of drive with elastic coupling W referacie przedstawiono dobór oraz wpływ minimalizowanych wyjść na właściwości dynamiczne predykcyjnego regulatora prędkości napędu z połączeniem sprężystym. We wstępie omówiono problematykę sterowania napędami z połączeniem sprężystym oraz krótko scharakteryzowano wzrost zainteresowania sterowaniem predykcyjnym. W kolejnych rozdziałach przedstawiono model napędu z połączeniem sprężystym oraz zasadę sterowania predykcyjnego z modelem w przestrzeni stanu (MPC). Następnie przedstawiono analizę możliwości formułowania wyjść, które podlegać będą minimalizacji w procesie wyznaczania sterowania. Rozważania teoretyczne zostały poparte badaniami symulacyjnymi oraz wybrane struktury zostały przebadane eksperymentalnie. The paper presents the issues related to the impact of the objective function for the dynamic properties of predictive control on the drive with elastic coupling. In the introduction discusses the problems of control the two-mass drives and briefly characterized growing interest in predictive control. In the following chapters presents a model of discus drive and the principle of predictive control with state-space model (MPC). Then presented an analysis of possibilities of outputs formulation, which shall be minimized in the designation process control. Theoretical considerations are supported by simulation studies and selected structures have been tested experimentally. napęd z połączeniem sprężystym, sterowanie predykcyjne, formułowanie funkcji celu drive with elastic coupling, model predictive control, formulation of the objective function
- Marcin Skóra
Wpływ uszkodzeń falownika na trajektorie dwusilnikowego pojazdu mobilnego z silnikami PM BLDC An influence of inverter faults on trajectories of mobile vehicle with two PM BLDC motors W artykule przedstawiono analizę wpływu wybranych uszkodzeń falownika na położenie i orientację dwusilnikowego pojazdu mobilnego z silnikami PM BLDC. Opisano model kinematyczny pojazdu i układu napędowego. Przedstawiono sposób sterowania prędkością pojazdu za pośrednictwem drążka sterowniczego oraz wyniki symulacji wpływu wybranych uszkodzeń. This paper presents an analysis of the impact of selected inverter failures to the location and orientation of the mobile vehicle with two PM BLDC motors. The vehicle kinematic model and PM BLDC motor principles were described. The control method of the speed the vehicle via the joystick was demonstrated and the results of simulation the effect of failures were shown. dwusilnikowy pojazd mobilny, kinematyka ruchu, silnik PM BLDC, uszkodzenia falownika two motors mobile vehicle, mobile vehicle kinematics, brushless DC motor, inverter faults
- Robert Smoleński, Jacek Bojarski, Piotr Leżyński, Adam Kempski, Katarzyna Cieniak, Zbigniew Sadowski
Wpływ zaburzeń elektromagnetycznych przewodzonych generowanych przez interfejsy energoelektroniczne na niezawodność transmisji danych Influence of conducted EMI generated by power electronic interfaces on data transmission reliability W pracy przedstawiono zagadnienia związane z niezawodnością transmisji danych w obecności zaburzeń wprowadzanych przez przekształtniki energoelektroniczne. Wykazano eksperymentalnie, że powszechnie stosowane badania kompatybilności elektromagnetycznej bazujące na pomiarach w dziedzinie częstotliwości są niewystarczające i powinny być uzupełnione badaniami w dziedzinie czasu. In the paper the issues connected with data transmission reliability in a presence of interference introduced by power electronic converters have been presented. It has been experimentally proved that commonly used EMC tests, based on frequency domain measurements, are insufficient for assessment of data transmission reliability and should be supplemented by time domain investigations. kompatybilność elektromagnetyczna, zaburzenie, transmisja danych, przekształtnik energoelektroniczny electromagnetic compatibility, interference, data transmission, power electronic converter
- Janusz Hetmańczyk, Tomasz Stenzel, Maciej Sajkowski, Krzysztof Krykowski
Wybrane aspekty modelowania siłownika liniowego zrealizowanego na bazie silnika PM BLDC Selected aspects of modeling of a linear actuator realized on the basis of PMBLDC motor W artykule opisano proces modelowania silnika PM BLDC pracującego w siłowniku liniowym. Mechanizm posuwu siłownika realizowany jest na śrubie kulowej. Rozważono możliwości stosowania uproszczeń wynikających z potrzeby realizacji obliczeń w czasie rzeczywistym. W badaniach uwzględniono różnice w wynikach generowanych przy użyciu modeli uproszczonych w porównaniu do modeli pełnych. Ponadto zaprezentowano strukturę układu sterowania rzeczywistym siłownikiem. Uzyskane wyniki symulacji komputerowych zestawiono z przebiegami pomiarowymi otrzymanymi na stanowisku badawczym. The article describes process of modeling PM BLDC motor operating in a linear actuator. The actuator drive mechanism is implemented on base of a ball screw. The possibility of applying the simplifications consequent by the need for the implementation of model real-time calculation was considered. The differences in the results generated using such models in comparison to the full model was also taken into account. Furthermore, it was presented the structure of the real actuator control system. The results of computer simulations were compared with the measurements waveforms, obtained on the test bench. bezszczotkowy silnik prądu stałego, napęd elektryczny, siłownik liniowy, modelowanie permanent magnet brushless, electric drive, linear actuator, modeling
- Dariusz Janiszewski
Wykorzystanie teorii filtru cząsteczkowego do estymacji stanu silnika synchronicznego o magnesach trwałych Particle Filter Approach for Permanent Magnet Synchronous Motor State Estimation W artykule przedstawiono obserwację zmiennych stanu silnika synchronicznego o magnesach trwałych przy wykorzystaniu techniki filtracji cząsteczek. W oparciu o przedstawioną teorię zaproponowano obserwator położenia wału, prędkości i momentu obciążenia części mechanicznej napędu. Początkowe badania symulacyjne pokazują dobre właściwości zaproponowanej struktury estymacji. The paper describes an observer for a permanent magnet synchronous motor based on Particle Filter techniques. Based on introduced theory an observer of shaft position, speed and load torque is proposed. Preliminary research show good properties of proposed estimation structure. silnik synchroniczny o magnesach trwałych, sterowanie bezczujnikowe, obserwatory , filtr cząsteczkowy permanent magnet synchronous motor, sensorless control, observers, particle filter
- Robert Stala
Wysokosprawny obwód balansujący w jednofazowym trójpoziomowym falowniku dwugałęziowym z diodami poziomującymi High-efficiency balancing circuit in the single-phase three-level two-leg diode-clamped inverter W artykule przedstawiono metody realizacji naturalnego równoważenia napięć na kondensatorach wejściowych w jednofazowym trójpoziomowym falowniku dwugałęziowym z diodami poziomującymi. Metody wykorzystują obwód balansujący RLC oraz obwód RLC z transformatorem, co przy odpowiednim sterowaniu umożliwia zapewnienie naturalnego równoważenia napięć na kondensatorach wejściowych. W przypadku zastosowania układu balansującego z transformatorem możliwe jest wyeliminowanie nieaktywnych składowych z prądu balansującego. W wyniku działania metody w stanie zrównoważonego podziału napięć przez obwód balansujący nie płynie prąd, co eliminuje straty energii związane z przepływem prądu balansującego wysokiej częstotliwości i prąd elementów półprzewodnikowych. The paper presents methods of DC-link voltage natural balancing in the single-phase NPC inverter with two three-level legs. The methods use the RLC balancing circuit and the RLC balancing circuit with transformer. Proper modulation enables DC-link capacitor voltages balancing. In the configuration with the RLC balancing circuit and the transformer the unnecessary components from the balancing current can be eliminated under the balanced state. In a consequence the balancing current in the balanced state disappears decreasing power losses in the converter and current of semiconductor devices. układ wielopoziomowy, falownik z diodami poziomującymi, naturalny balans napięć multilevel converter, diode-clamped inverter, dc-link voltage natural balancing
- Piotr Chudzik, Andrzej Radecki, Rafał Nowak
Wyznaczanie parametrów modelu zastępczego sieci trakcyjnej niezbędnych do minimalizacji strat przesyłowych Traction power grid model parameters calculation for transmission power losses minimizing W artykule zaprezentowano wyniki analizy napięć i prądów wejściowych, zarejestrowanych w pojazdach trakcyjnych w kilku polskich miastach. Przedstawiono działający w czasie rzeczywistym algorytm wyznaczania zastępczych parametrów sieci trakcyjnej, niezbędnych dla działania układu minimalizacji strat przesyłowych za pomocą odpowiednio sterowanego superkondensatorowego zasobnika energii. In this article results of analysis of input voltages and currents recorded in traction vehicles in a number of Polish cities was presented. An algorithm of on-line traction parameters estimation, necessary to the transmission power losses minimization with using an appropriately controlled supercapacitor storage device was presented. sieć trakcyjna, parametry modelu sieci trakcyjnej, optymalizacja strat mocy w sieciach trakcyjnych traction power grid, traction grid model parameters, power losses optimization in traction grid
- Kamil Możdżyński, Małgorzata Bobrowska-Rafał, Krzysztof Rafał
Zastosowania układu całkującego drugiego rzędu w cyfrowych systemach sterowania urządzeń energoelektronicznych Application of Second Order Generalized Integrator in digital control systems for power electronic converters Artykuł opisuje układ całkujący drugiego rzędu, który wyspecjalizowany jest w filtracji pasmowo-przepustowej i ortogonalizacji składowych sygnałów przemiennych okresowych. Wyszczególniono modyfikacje struktury oraz wpływ wewnętrznych parametrów na pracę układu. W artykule podkreślono szczególne znaczenie metody dyskretyzacji modelu ciągłego w implementacji programowej oraz dokonano przeglądu metod estymacji: kąta fazowego, wartości szczytowej, częstotliwości okresowego sygnału wejściowego. Zaprezentowano przykłady symulacji i wyniki eksperymentalne. The paper describes Second Order Generalized Integrator SOGI which is specialized in band-pass filtering and orthogonalization of periodic signals. Modifications of the structure and the influence of parameters on the operation of the system is described. The article highlights the particular importance of model discretization method in the practical implementation, as well as review of methods of estimation of the: phase angle, amplitude and frequency of the periodic signal. Examples of simulation and experimental results are presented. układ całkujący drugiego rzędu, implementacja cyfrowa, DSP second order generalized integrator, digital implementation, DSP
- Piotr Derugo, Mateusz Dybkowski, Krzysztof Szabat
Zastosowanie adaptacyjnego regulatora rozmytego z warstwami Petriego do sterowania prędkością silnika elektrycznego Application of the adaptive fuzzy controller with Petri layers in the speed control structure of electrical drive W artykule przedstawiono analizę możliwości rozmieszczenia konkurencyjnej warstwy Petriego w neuronowo-rozmytym regulatorze adaptacyjnym typu PI. Zbadano wpływ ilości zerowanych sygnałów na działanie układu napędowego. Rozważania teoretyczne oraz badania symulacyjne potwierdzone zostały przez testy eksperymentalne. In the paper an issues related to the neuro-fuzzy adaptive controller with Petri layer are presented. The effect of number of zeroed signals on motor performance is examined. Theoretical and simulation studies are confirmed by experimental tests. regulator adaptacyjny, konkurencyjne warstwy Petriego, sieci Petriego, napęd elektryczny adaptive regulator, Petri competitive layer, Petri Nets, electric drive
- Paweł Szczepankowski
Zastosowanie funkcji kształtu w sterowaniu przekształtnikami matrycowymi w warunkach asymetrii napięć zasilających Direct matrix converter control based on the triangular shape function of finite element under input voltage source unbalance condition W artykule przeanalizowano sterowanie przekształtnikami matrycowymi z zastosowaniem funkcji kształtu trójkątnego elementu skończonego. Bazując na właściwościach funkcji kształtu, zaproponowano nowy algorytm modulacji PWM dla dwumodułowych przekształtników matrycowych pozwalający na zwiększenie amplitudy napięcia wyjściowego oraz kształtowanie poprawnych i sinusoidalnych prądów wyjściowych w warunkach asymetrii napięć zasilających. Algorytm sterowania bazuje na reprezentacji napięć zasilających przekształtnika jako wektory wirujące na płaszczyźnie zespolonej. This paper analyzes the matrix converter control based on the triangular finite element shape functions. Additional, a new modulation strategy for modular matrix converter was presented. All proposed PWM modulation method allow to form correct and sinusoidal output currents under input voltage source unbalance condition. modulacja PWM, przekształtnik matrycowy, funkcje kształtu, przekształtnik dwumodułowy PWM modulation, matrix converter, shape function, modular matrix converter
- Krzysztof Dróżdż, Krzysztof Szabat
Zastosowanie rozmytego filtru Kalmana w adaptacyjnej strukturze sterowania układu dwumasowego Application of a fuzzy Kalman filter in adaptive control structure of two-mass drive system W referacie przedstawiono zagadnienia związane z zastosowaniem logiki rozmytej w nieliniowym filtrze Kalmana. Po krótkim przeglądzie literatury przedstawiono model matematyczny układu napędowego. Następnie opisano strukturę sterowania i rozmyty rozszerzony filtr Kalmana Zaproponowany estymator zapewnia odtwarzanie zmiennych stanu oraz parametrów układu dwumasowego. Współczynniki macierzy kowariancji filtru Kalmana były przestrajane w trybie online, na podstawie estymowanej wartości stałej czasowej maszyny roboczej. Badany estymator testowany był w otwartej oraz zamkniętej strukturze sterowania. Uzyskano znaczną poprawę jakości estymacji wszystkich zmiennych stanu w porównaniu do rozwiązania klasycznego. In the paper application of the fuzzy extended Kalman filter in the adaptive control structure for two-mass drive system is presented. After a short review of the literature the mathematical model of the two-mass drive system is presented. Next a control structure and the fuzzy extended Kalman filter are described. The proposed observer ensures the estimation of system states and parameters. The covariance matrix coefficients are online retuned by the fuzzy system based on the estimated value of mechanical time constant of the load machine. The proposed control strategy is tested in the open and closed-loop control structure. The proposed fuzzy Kalman filter ensures the better estimation accuracy compared to classical Kalman filter. estymacja, filtr Kalmana, układ dwumasowy, tłumienie drgań estimation, Kalman filter, two-mass system, vibrations damping
- Marcin Chojnacki, Konrad Przygoda, Tomasz Poźniak, Andrzej Napieralski
Zautomatyzowany system chłodzenia modułu sterującego piezoelementami w akceleratorze XFEL Automatic cooling system for piezo control module in XFEL accelerator Artykuł jest kontynuacją prac przedstawionych na konferencji SENE 2007 i SENE 2009, dotyczących sterowania akceleratorów liniowych. Zaprezentowana została idea automatycznego sterowania systemem chłodzenia modułu sterującego piezoelementami (PZ16M) w akceleratorze XFEL. Przeprowadzone zostały testy termiczne w celu zaprojektowania sterownika. Wyniki analizy termicznej wykorzystano do procesu strojenia nastaw regulatora PID. W efekcie sterownik ten został zaimplementowany i przetestowany. The paper is a continuation of work presented on SENE 2007 and SENE 2009 conference, which refer linear accelerators. The idea of automatic cooling system for piezo control module (PZ16M) in XFEL accelerator was presented. In order to design such controller thermal tests have been carried out. The results of thermal analysis have been used for tuning settings of PID controller. Finally the designed controller has been applied and tested. sterowany system chłodzenia, piezoelement, akcelerator cooling control system, piezoelement, accelerator
- Michał Krystkowiak
Zmodyfikowana struktura szerokopasmowego energoelektronicznego sterowanego źródła prądowego z modulatorem prądu Modified structure of wideband power electronics controlled current source with current modulator W artykule zaprezentowano model symulacyjny zmodyfikowanej struktury sterowanego energoelektronicznego źródła prądowego współpracującego z dodatkowym modulatorem prądu. Zaproponowane rozwiązanie umożliwia m.in. znaczące polepszenie właściwości dynamicznych przekształtnika. W konsekwencji, w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami energoelektronicznych źródeł prądowych, zwiększono wyraźnie pasmo przenoszenia układu, polepszając tym samym jakość odwzorowania sygnału referencyjnego. In this article the elaborated simulation model of the modified power electronics current source structure with current modulator was presented. With aid of such solution the better dynamic properties of presented converter were achieved. Consequently, in comparison with conventional solution of power electronics current sources, the bandwidth of described current source and quality of output signal were increased. sterowane źródło prądowe, modulator prądu, regulator prądu, aktywny kompensator równoległy controlled current source, current modulator, current regulator, active parallel compensator
-
|