Proiect PN-II-PT-PCCA 2011-3.2-1680

 


 

PROIECT PN-II-PT-PCCA 2011-3.2-1680

Sistem regenerativ integrat de acționări electrice

(Integrated Regenerative Electric Drive System - RegenSys)

Director de proiect: Conf.dr.ing. GĂICEANU Marian

Webpage: www.regensys.ugal.ro

 

Etapa 1:

Obiectivul principal al acestei etape constă în proiectarea și dezvoltarea soluției sistemului de acționare cu recuperare de energie în rețea, sistem conținând mașini de curent continuu, asincrone trifazate și sincrone cu magneți permanenți pe baza utilizării atât a metodelor de control convențional (regulatoare proporțional integrale), cât și metodelor de control optimal (regulatoare optimale liniar pătratice). Configurația finală a fost aleasă dupa o analiză a tipurilor de convertoare statice de putere existente în sistemele regenerative de acționare electrică cu rețea de distribuție în curent continuu, menționându-se principalele bariere tehnologice existente. S-au efectuat comparații între topologii din punct de vedere al performanțelor.

Pentru definirea planului tehnic al prototipului s-au efectuat analize de produse asemănătoare ca funcționalitate de la furnizorii importanți de convertoare regenerative, evidențiindu-se eficiența energetică a acestora. De asemenea, au fost urmărite tendințele de piață din punct de vedere tehnic și a normativelor în vigoare. Ținând cont de diferite specificații ale convertoarelor statice de putere bidirecționale, s-a stabilit planul tehnic al produsului. Mai mult, în urma analizei vânzărilor acestor produse, s-a identificat o gamă de puteri în care fabricarea în serie a prototipului ar putea pătrunde pe piață.

Un obiectiv important al acestei etape este obținerea unui control optimal care să poată fi implementat la nivel industrial în convertoarele statice de putere, în același timp cu obținerea unui factor de putere unitar la rețeaua de alimentare. Aceste caracteristici permit o poziționare de vârf a prototipului, facilitând pătrunderea pe piață a acestor produse. Obiectivul a fost atins cu succes, fiind implementat la nivel de simulare atât la nivelul mașinilor de acționare electrică considerate în proiect (mașină asincronă trifazată cu rotor în scurcircuit, mașină sincronă cu magneți permanenți și mașină de curent continuu cu excitație independentă), cât și la nivelul convertorului de rețea. Problema de control optimal este pătratică, cu orizont infinit (necesitând rezolvarea unei ecuații algebrice Riccati).

În vederea urmăririi perfecte a mărimii de referință s-a proiectat un filtru adecvat pe mărimea de intrare, iar pentru eliminarea perturbațiilor s-a utilizat controlul optimal integral. Tot pentru eliminarea perturbațiilor s-a proiectat un filtru adecvat, ce are în vederea compensarea acestora. Soluția găsită necesită un efort de calcul semnificativ mai mic față de soluția nerecursivă actuală (bazată pe ecuația matriceală diferențială Riccati); mai mult, spre deosebire de soluția existentă, aceasta oferă obținerea unui cuplu mai mare la pornire, fiind aplicabilă și în instalațiile de ridicare (ascensoare, macarale etc) sau de tracțiune.

Pentru definitivarea controlului final s-au proiectat și observere de stare. În urma stabilirii strategiilor de control a factorului de putere existente pentru redresorul activ de putere conectat la rețea, obținerea soluției optimale de timp real a fost posibilă pentru toate tipurile de mașini electrice luate în calcul și s-a formulat adecvat problema de conducere optimala pentru redresorul activ. Simulările numerice au fost realizate pe baza unor modele matematice stabilite pentru fiecare componentă a sistemului: invertoare, convertoare c.c.-c.c, bobine filtrare, mașini electrice de curent continuu, asincrone și sincrone cu magneți permanenți, precum și pentru redresorului activ conectat la rețea.

Pentru redresorul activ de putere s-a utilizat controlul în sisteme de referință staționar și sincron, în baza buclelor de control a curenților activi și reactivi, controlul tensiunii, controlul puterii, iar pentru acționările electrice- controlul turației. O altă activitate importantă a fost proiectarea standului experimental. După stabilirea sistemului de încărcare a sarcinii, s-au configurat acționările electrice corespunzătoare.

În vederea trecerii la o producție de serie a prototipului ce va fi realizat în cadrul proiectului, s-au definit diverse puteri pentru convertorul de rețea, la puteri mici. Tot în acest sens, s-a avut în vedere obținerea automată a parametrilor de acordare a regulatoarelor. S-a efectuat un studiu termic al convertorului de rețea și a convertizoarelor de alimentare a mașinilor electrice.

Diseminarea rezultatelor a fost realizată prin publicarea internațională a rezultatelor în fluxul științific principal internațional, concretizându-se în 12 articole științifice publicate sau acceptate, precum și a unui articol în curs de evaluare la o revistă de specialitate. Pentru descrierea și vizualizarea progresului tehnic și științific se poate accesa on-line adresa web a proiectului. De asemenea, membrii echipei de cercetare au participat la manifestări tehnico-științifice din domenii specifice proiectului (workshop-uri, simpozioane naționale/internaționale, târguri naționale/internaționale).



 


2011 - Departamentul de Automatica si Inginerie Electrica