Villamos gépek mikroprocesszoros vezérlése

A tantárgy angol neve: Microprocessor Control of Electrical Machines

Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Standard tárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIVG4155 8 4/0/0/v 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Veszprémi Károly,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr.Veszprémi Károly

docens

VET (VG)

Dr.Hunyár Mátyás

docens

VET (VG)

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Villamos energetika, Szabályozástechnika, Elektronika

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

-----------

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

Neptun-kód Cím

---------

7. A tantárgy célkitűzése

Az elfogyasztott energia nagy részét kitevő villamos gép fogyasztók információ feldolgozáson alapuló vezérlésének, szabályozásának, különböző szempontok szerinti optimalizálásának napjaink fejlett mikroprocesszoros technikáján alapuló megvalósítási lehetőségeinek megismertetése.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. Mikroprocesszoros (m P-s) hajtásirányító rendszerek.

- A m P-s hajtásirányító rendszerrel szemben támasztott követelmények.

- Hardware követelmények. Az analóg és digitális rendszerek összehasonlítása.

- Software követelmények.

1.1. A m P-s hajtásirányító rendszerek hardware elemei.

- Általános felépítése.

1.1.1. A hajtásirányító rendszerekben alkalmazott mikroszámítógép egységek.

- mikroprocesszorok (8, 16, 32 bites)

- mikrokontrollerek

- digitális jelprocesszorok

- aritmetikai egységek

- többprocesszoros rendszerek.

1.1.2. Folyamat interface

a./ Jelérzékelés:

- Villamos jelek: feszültség, áram, fluxus, Park-vektoraik, mérőegységeik.

- Mechanikai jelek: nyomaték, szögsebesség, pozíció, jeladóik.

- Digitalizálási módszerek (közvetlen, közvetett).

- Obszerverek.

b./ Beavatkozás:

Digitális gyújtásvezérlő rendszerek:

- Az egyes hajtástípusok gyújtásvezérlési követelményei.

- Analóg és digitális megvalósítás, szinkronozó egységek.

- Software típusú gyújtásvezérlő.

- Hardware típusú gyújtásvezérlő.

- Kikapcsolható félvezetők meghajtó áramkörei.

Impulzus szélesség modulációs (ISZM) rendszerek:

- Analóg megvalósítás

- Hardware ISZM: diszkrét, cél IC-k

- Software ISZM: on-line, off-line.

Védelmek.

1.1.3. Felhasználói interface

- Kezelőszervek, kijelzők.

- Host computer, feladata, illesztése, szabványos buszok.

1.2. A m P-s hajtásirányító software elemei.

- Rendszertechnika: mintavételezés, megszakítások, prioritások, egymásbaágyazás, feladatmegosztás, számábrázolás.

- A jelérzékelés software elemei: felbontások, léptékezés, szűrési algoritmusok, becslési eljárások, hibaanalízis.

- Szabályozási algoritmusok, korlátozások hatásai, adaptivitások, zavarkompenzációs eljárások.

- Nemlineáris függvénykapcsolatok kezelése: on-line algoritmusok, off-line táblázatok, táblázatok felépítési, szervezési, kezelési, címzési elvei.

- Paraméter identifikációk.

2. m P-s irányítású hajtások.

2.1. Egyenáramú hajtások.

2.1.1. Hálózati kommutációs áramirányítós hajtás m P-s irányítása.

- Irányítási elvek, szabályozási módszerek, adaptivitás a folyamatos és szaggatott vezetési állapotokra, megvalósítás.

2.1.2. Szaggatóról táplált m P-s irányítású egyenáramú hajtás.

- Vezérlési módszerek, szabályozási elvek, megvalósítás.

2.2. Aszinkronmotoros hajtások.

- Szabályozási elvek, a mezőorientált szabályozás elve.

2.2.1. Frekvenciaváltós hajtások.

a./ Feszültséginverteres hajtások:

- Egyszerű feszültséginverteres m P-s irányítású hajtás megvalósítása.

- ISZM feszültséginverteres m P-s irányítású hajtás megvalósítása.

- Mezőorientált aszinkron szervóhajtás.

b./ Áraminverteres hajtások:

- Hagyományos fázissorrend kommutációs áraminverter mezőorientált szabályozású m P-s irányításának megvalósítása.

- Szinuszos be- és kimenetű IGBT-s áraminverter mikroszámítógépes irányításának megvalósítása.

2.2.2. Feszültség-szabályozott hajtások.

- IGBT-s szaggatóról táplált aszinkronmotoros hajtás irányítása digitális jelprocesszorral.

2.2.3. Energiatakarékos aszinkronmotoros hajtások.

- Az energiatakarékosság lehetséges eszközei félvezetős villamos hajtásokban.

- Szinuszos kimenő feszültség / áram megvalósítása.

- Aszinkronmotoros hajtások alapvető energiatakarékos szabályozási elvei.

- m P-s mezőorientált szabályozású feszültséginverter energiatakarékos üzeme (állandó üzem, gyakran reverzáló).

- m P-s szabályozású áraminverter optimális szlippel, adaptív megoldások.

2.3. Szinkrongépek m P-s irányítása.

- Áramirányítós szinronmotoros hajtás mikroszámítógépes irányításának megvalósítása.

- Szinkronmotoros szervóhajtások

- m P-s gerjesztésszabályozás.

Főáramköri megoldások.

A szabályozó fő feladatai.

A szabályozókör struktúrájának megválasztása, sima átmenetek biztosítása a tartomány határokon.

A megvalósítás hardware , software részletei.

- Nagy szinkrongépek indítása.

3. Villamos hajtások szimulációs módszerei.

- Állapottér módszer.

- Numerikus módszerek.

- Mátrixos iterációs módszer állandósult munkapont meghatározására.

- Szimmetriaviszonyok kihasználása.

4. Számítógépes villamosgép- és hajtáskiválasztás.

- A szakértői rendszer felépítésének szempontjai, a szükséges információk, a kiválasztás szempontjai.

- Számítógépes villamos hajtás diagnosztika és monitoring.

5. Korszerű szabályozási módszerek és eszközök.

- Neurális hálózatok, fuzzy logika, transputerek, FPGA, ASIC áramkörök alkalmazása villamos hajtások digitális irányításában.

- Érzékelők nélküli szabályozások, obszerverek.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

(előadás, gyakorlat, laboratórium):

Előadás. A tárgyhoz a Laboratórium c. tárgy keretében mérési gyakorlatok is tartoznak.

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: 1 db. Zh. megirása min. elégséges (2) eredménnyel.

b. A vizsgaidőszakban: szóbeli vizsga

c. Elővizsga: az elővizsga feltétele a min. jó (4) Zh. eredmény.

11. Pótlási lehetőségek

A szorgalmi időszakban: 1 alkalommal.

A vizsgaidőszakban: 1 alkalommal.

12. Konzultációs lehetőségek

A szorgalmi időszakban: Zh. elötti héten.

A vizsgaidőszakban: heti 1 alkalommal.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Halász S.: Villamos hajtások. Egyetemi tankönyv 1993

Halász S., Hunyár M., Schmidt I.: Automatizált villamos hajtások. II. Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1998.

Tanszéki sokszorosított segédlet

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

60

Félévközi készülés órákra

Felkészülés zárthelyire

30

Házi feladat elkészítése

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

10

..

Vizsgafelkészülés

50

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr.Veszprémi Károly

docens

VET (VG)

Dr.Hunyár Mátyás

docens

VET (VG)