Električni servopogoni v mehatroniki

Opis predmeta

Pregled metod in postopkov za regulacijo sodobnih servopogonov z izmeničnimi stroji: asinhronskimi, sinhronskimi (s površinsko in notranje nameščenimi magneti) in reluktančnimi stroji. Regulirani pogoni v mehatroniki (regulacija vrtilne hitrosti električnih strojev z vsiljenim statorskim tokom; regulacija motorja v koordinatah magnetnega polja (FOC); neposredno krmiljenje navora (DTC). Problematika robustnosti regulacije v luči nepravilno identificiranih in/ali spreminjajočih se parametrov pogona. Metode ugotavljanja kota zasuka in/ali vrtilne hitrosti rotorja brez mehanskega senzorja pri izmeničnih strojih. Brezsenzorska regulacija. Aplikacija opazovalnikov in MRAS v servopogonih. Aplikacija sodobnih mikroračunalnikov v dinamično zahtevnih elektriških regulacijskih sistemih: naloge, problemi, konfiguracije, programska oprema.

Posebnosti pogonskih sistemov z linearnimi motorji in aplikacije v procesni industriji.

Električni pogonski sistemi v cestnih vozilih (glavni pogoni, pomožni pogoni). Napajalni in pogonski sistemi v sodobnih tirnih vozilih, smeri razvoja pogonov hitrih vlakov.

Uporaba dvojno napajanega asinhronskega stroja pri pretvarjanju električne energije v vetrnih in črpalnih elektrarnah.

Izvedbe električnih motorjev s povišanim izkoristkom, vodenje električnih pogonov v energijsko varčnem režimu.

Nadzor stanja in diagnostika električnih pogonov, zgodnja detekcija okvar in poškodb pogonskih motorjev in napajalnih pretvornikov, uporaba metod umetne inteligence v integriranem sistemu vodenja in nadzora električnih pogonov.

Predmet učimo na programih

Cilji in kompetence

Študenti se bodo seznanili z najsodobnejšimi pristopi in orodji za krmiljenje, regulacijo in nadzor stanja električnih servopogonov ter spoznali trende na tem področju.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja in individualno mentorsko delo pri izdelavi seminarja, povezanega z ožjo raziskovalno tematiko študenta.

Predvideni študijski rezultati

Študenti bodo sposobni ovrednotiti parametre celotnega sklopa pogona (krmilnega dela, napajalnega pretvornika in motorja) in oceniti prioritete pri izbiri konfiguracije za podane zahteve naročnika. Pridobljena znanja bodo omogočila iskanje in apliciranje novih rešitev na širokem področju mehatronike.

Reference nosilca

Fišer R, Lavrič H, Bugeza M, Makuc D (2013) Computations of magnetic field anomalies in synchronous generator due to rotor excitaton coil faults. IEEE transactions on magnetics Vol. 49 No. 5: 2303-2306

Gašparin L, Fišer R (2013) Sensitivity of cogging torque to permanent magnet imperfections in mass-produced PM synchronous motors. Przeglęad Elektrotechniczny 89/2b: 80-83

Drobnič K, Nemec M, Fišer R, Ambrožič V (2012) Simplified detection of broken rotor bars in induction motors controlled in field reference frame. Control engineering practice Vol. 20 No. 8: 761-769

Nemec M, Drobnič K, Nedeljković D, Fišer R, Ambrožič V (2010) Detection of broken bars in induction motor through the analysis of supply voltage modulation. IEEE transactions on industrial electronics Vol. 57 No. 8: 2879-2888

Gašparin L, Černigoj A, Markič S, Fišer R (2009) Additional cogging torque components in permanent-magnet motors due to manufacturing imperfections. IEEE transactions on magnetics Vol. 45  No. 3: 1210-1213

Temeljni viri in literatura

1. P. Krause, O. Wasynczuk, S. Sudhoff, S. Pekarek, Analysis of Electric Machinery and Drive Systems, IEEE Press, Wiley, 2013.

2. F. Shaahin, Electric Machines and Drives – Principles, Control, Modeling and Simulation, CRC Press, Taylor&Francis, 2013.

3. B.M. Wilamowski, J.D. Irwin, Power Electronics and Motor Drives, CRC Press, 2011.

4. F. Giri, AC Electric Motors Control – Advanced Design Techniques and Applications, Wiley, 2013.

5. C. Tze-Fun, S. Keli, Applied Intelligent Control of Induction Motor Drives, IEEE Press, Wiley, 2011.

6. R. Krishnan, Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives, CRC Press, Taylor&Francis, 2010.

7. B. Drury, The Control Techniques Drives and Controls Handbook, IET Press, 2009.

8. H. Razik, Handbook of Asynchronous Machines with Variable Speed, Wiley ISTE, 2011.

9. E.F. Fuchs, M.A.S. Masoum, Power Conversion of Renewable Energy Systems, Springer, 2011.

10. G. Abad, J. Lopez, Doubly Fed Induction Machine – Modeling and Control for Wind Energy Generation, Wiley, 2011.

11. H.A. Toliyat, S. Nandi, S. Choi, H. Mesgin-Kelk, Electric Machines – Modeling, Condition Monitoring, and Fault Diagnosis, CRC Press, 2013.

12. Tavner P., Ran L., Penman J., Sedding H., Condition Monitoring of Rotating Electrical Machines, IET Press, 2008.

Bodi na tekočem

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana

E:  dekanat@fe.uni-lj.si T:  01 4768 411