Električni servopogoni v mehatroniki

Visokošolski učitelji: Fišer Rastko
Sodelavci: Ambrožič Vanja

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Vpis v letnik.
• Od študenta se pričakuje osnovno predznanje iz električnih strojev, električnih pogonov, močnostne elektronike, regulacijske in mikroprocesorske tehnike.

Vsebina:

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.

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.

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.

Metode poučevanja in učenja:

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

Gradiva

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.