3. gaia: inbertsoreen aplikazio industriala: korronte
TRANSCRIPT
3. GAIA:
INBERTSOREEN APLIKAZIO INDUSTRIALA: KORRONTE
ALTERNOKO MAKINA BATENTZAKO ERAGINGAILUA
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda
SISTEMEN INGENIARITZA ETA AUTOMATIKA SAILA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y AUTOMÁTICA
Indizea
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
2
• Helburuak
• Eragingailua osatzen duten blokeen analisia
• Indukzio-motorrarentzako V/f kontrolaren helburuak
• Ekipoaren urrutiko monitorizazioa
• Osagaien bereizpena
- Sarera konexioa
- Artezgailua
- Kondentsadoreak
- Sentsoreak
- Inbertsorea
- Instrumentazio-plaka
- DSP hardwarea
- DSP softwarea
- Integratutiko programaren egitura (SDK)
• Ondorioak
Helburuak
3
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Propultsio elektrikorako eragingailua osatzen duten bloke desberdinen analisia:
• Potentziako bihurgailu elektronikoak:
- Artezgailua
- Inbertsore trifasikoa
• Potentziako etengailu elektronikoen aginte-zirkuituak
• Ekipoaren instrumentazioa
• Kontroladore espezializatua
- Hardwarea
- Softwarea
• Equipoaren monitorizazioa
Eragingailua osatzen duten blokeen analisia
4
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
ARTEZGAILUAV SENTSOREA (DC)
I SENTSOREA (DC) INBERTSOREAV SENTSOREA (AC)
I SENTSOREA (AC)
INSTRUMENTAZIO
PLAKA
HARILKATUAK
Indukzio-motorrarentzako V/f kontrolaren helburuak
5
Abiadura
0,50
0,25
1Zama momentuak1,0 Vs
0,75 Vs
0,5 Vs
0,2 0,80,60,4 1
Te= f(Vs2)
Momentua
Tmax
Te
TL1
TL3
TL2
Fluxu konstantea Fluxu makaldua
s
1 2
2
Te
1
2
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Sarrerako maiztasuna aldatzen bada:
• Estatoreko eremu magnetikoaren abiadura
aldatzen da.
• Fluxu magnetikoak maiztasunaren propor-
tzionala den abiadurarekin biratzen du.
Sarrerako tentsioa aldatzen bada:
• Eremu magnetikoaren abiadura mantendu
egiten da, baina irristadura alda dezakegu.
• Fluxu magnetikoa aldatzen da
Tentsioa eta Maiztasuna aldi berean aldatu ezkero:
• Fluxu magnetikoa mantendu Motore momentua konstantea
• Maiztasuna aldatu Abiadura kontrolatu
Ekipoaren urrutiko monitorizazioa
6
Eskema sinbolikoa (FreeMaster)
Eragingailu modernoen komunikazio lokal edo urrutikoak,aldagaien kontrol eta monitorizazioa ez ezik, informazioareningurune birtualak eta ekipoaren erabilpen seguruarenlaguntza eskeintzen ditu; aplikazioak sortu dituen pertsonalteknikoaren edo ekipoak erabiliko dituztenen aldetik. IrudiekFreescale etxearen FreeMaster softwarearen erabilpenaadierazten dute, non HTML aplikazioen bidez hainbat ingurunesortzeko aukera ematen duen.
Aldagaien monitorizazioa denbora errealean (FreeMaster)
Urrutiko kontrolaren pantaila (FreeMaster)
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena
7
Artezgailutrifasikoa
Inbertsore trifasikoa
Sentsoreak:• Korrontea• Tentsioa
Tresneria
Mikrokontroladorea
Iragazkiak:• Harilkatuak• Kondentsadoreak
Elikatze iturria
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: Sarerako konexioa
Harilkaturik gabe: Harilkatuekin:
Punta handiak, denboran zehar laburrak Punta leunak, seinale sinusoidalagoak
8
Sarerako konexioa harilkatuen bidez egingo da:
• xafla magnetikozko nukleodun harilkatuak
jarraian eta linea bakoitzeko bat.
• ondoren Artezgailua+Iragazkia(kondentsado-
rezkoa) sarean korronte pultsuak sortuko
dituzte.
• harilkatuek korronteen iragazki gisa jarduten
dute.
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: Artezgailua
Aztezgailu Erdikontrolatua
Aginte Zirkuitua
AC – DC bihurketa
Tiristoreen desarra-angeluaren
arabera, irteerako tentsio zuzena
aldatu ahal izango da
Ekipoan duen funtzioa:
• Kondentsadoreen karga (hurrengo etapa)
• Ekipoa piztean puntako korrontea ekidin (Kondentsadore
deskargatuak = zirkuitulaburra)
9
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Time (s)
0
50
100
150
200
250
300
350
Vd2
2
cos13300
VVLC
Ψ=desarra-angenuaVo=puntako tentsio sinplea
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: Kondentsadoreak
Beharrezkoa da artezgailu erdikontrolatu bat erabiltzea,
erresistentzia eta erreleetan oinarrituriko aurrekarga
zirkuituaren erabilpena ekiditeko.
Abiatzeko korronte punta, kontrolik gabe
Artezgailu erdikontrolatu baten bidezko piztea
10
Tentsio zuzeneko bus baten bidezko akoplamendua artezgailu eta inbertsore baten artean, kapazitate handiko kondentsadore bat erabiliz:
• Energiaren denboraldiko metatze gailu gisa balio du
• Artezgailuaren irteerako seinalea iragazten du
Sistema deskonektatzen den kasuetarako kondentsadoreen deskargarako erresistentziak
Kondentsado-rearen bornee-tako tentsioa
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: Sentsoreak
11
LEM tentsio sentsoreak, isolamendu galbanikoarekin
LEM korronte sentsoreak, isolamendu galbanikoarekin
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Aldagaion neurketa:
• Tentsio zuzena
• Korronte zuzena
• Irteerako tentsioa (AC)
• Irteerako korrontea (AC)
• Ekipoaren tenperatura (Bihurgailuak)• Kontroleko nukleoari bidali
• Garrantzitsua: prozesamendu
txartelaren ezaugarrien araberako
isolamendu galbanikoa eta
seinalearen egokitzapena.
Osagaien bereizpena: Inbertsorea
DC – AC bihurketa edo Inbertsioa
Inbertsore Trifasikoa:
IGBT bi dituzten hiru
moduluez osaturik.
Inbertsorearen Driverra:
SKHI 61 zirkuitua, Bootstrap
isolamenduarekin.
Potentziako etengailu elektronikoak: PWM modulazio estrategiaren
arabera kommutatzen dute. Adar berdineko etengailuak Pack berean.
Inbertsoreak motorearengan eragiten du: bere etengailuetara heltzen
zaion PWM seinalearen arabera, motorean V/f kontrolatzen da.
Modulazio mota desberdinak erabil daitezke softwarearen bidez.
12
Helburua: balio eraginkorra eta maiztasun kontrolagarriak dituen tentsio alternoa sortzea, distortsio harmoniko minimoarekin
LEM faseko korronte sentsoreak, isolamendu galbanikoarekin
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: Instrumentazio-plaka
Motorearen zein bihurgailu elektronikoaren, aldagai esanguratsu guztien isolamendua eta bistaratzea
egiten dira.
13
Instrumentazio-txartel edo -plakak ekipamenduaren parametroak segurtasun elektrikoen baldintzen barruan monitorizatzea posible egiten du.
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Osagaien bereizpena: DSP hardwarea
EVM DSP56F807 (Freescale)
14
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Integraturiko periferia:
• PWM moduladoreak
• ADC eta DAC bihurgailuak
• Timer edo tenporizadoreak
• Decoder edo deskodetzailea
• GPIO-ak
• Komunikazioak
- I2C
- CAN interfazea
- JTAG
- etab.
Osagaien bereizpena: DSP softwarea
15
EVM DSP56F807 (Freescale)
Liburutegiko funtzio aurreratuak (SDK): Clarke eta Park transformatuak, zuzenak eta alderantzizkoak
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Softwarea Garapen-KITa (SDK):(Software Development Kit)• PI kontroladorea
• V/f arrapala
• DC busaren kizkurduraren konpentsazioa
• Modulazioa
• Ekipoaren monitorizazioa
• Funtzio aurreratuak
• etab.
Osagaien bereizpena: Integraturiko programaren egitura (SDK)
16
Potentziako bihurgailu elektronikoakkontrolatzeko oso espezializatuak direnprozesadore digitalak erabiltzen dira,batez ere propultsio elektrikokosistemen inbertsoreen esparruan.Erabilpen ugari hau dela eta,prozesadore hauen fabrikatzaileekerabiltzaileari bere aplikazio industrialenprogramazioa errazteko Softwarea
Garapen-KITak (SDK) edo liburutegiaksortzen dituzte.Alboko irudian, mota hauetako aplikaziobaten adibidea erakusten da. Aplikaziohauek funtzionalak dira etaerabiltzaileak alda ditzake bereaplikazio espezifikora egokituz,hurrengorako ere baliogarriak izanik.
V/f kontrol batentzako datuen fluxua
(AN-1910, Freescale SDK)
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila
Ondorioak
• Korronte alternoko motoreentzako eragingailuak industria elektronikako edozein sistemaren oina-
rrizko blokeak gehitzen ditu:
- Potentziako bihurgailu elektronikoak: energia elektrikoaren manipulazio kontrolatua lortzeko
- Bihurgaliluen etengailu elektronikoak integratzen dituzten aginteen driverrak
- Instrumentazioa: sistemaren monitorizazio eta parametroen berrelikadura lortzeko
- Hardware eta software mailan zehaztapen onak eskeintzen dituen kontroladorea
• Eragingailua, interfaze bat izateko ideiarekin garatua dago, hardwarea nahiz softwarea batzen di-
tuena, erabiltzailearentzako lagungarri eta segurua dena.
• Kontroladoreen trukea egingarri izaten da instrumentazio-plakaren bidez, zeinek aldagaien moni-
torizazioa maila normalizatuetan transferitua duen.
• Kontrolaren aukerak modu errazean hedatu daitezke kontrol aurreratu edo sentsorerik gabeko kon-
trol sistemetara. Horregaitik, proposaturiko ingurunea dozentziako nahiz ikerketako helburuarekin
erabili daiteke.
17
Patxi Alkorta, F. Javier Maseda Sistemen Ingeniaritza eta Automatika saila