Лабораторные стенды. Предложение

Многофункциональный лабораторный стенд. Предложение НТЦЭ "Вектор".

скачать Техописание и руководство по эксплуатации лабораторного стенда (pdf 800Kb)

1. Наименование

Многофункциональный лабораторный стенд для изучения современных методов и средств управления электроприводами переменного тока.

2. Назначение

Лабораторный практикум предназначен для организации экспериментального изучения новых разделов дисциплин специальности 140604 – «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов», а также родственных специальностей, специализаций и направлений.

Перечень учебных и исследовательских работ по современным проблемам электропривода переменного тока и автоматизации, выполняемых на стенде

Исследование статических и динамических характеристик двигателей переменного тока (АД и СДПМ) при следующих способах управления:

1.1. Частотное управление АД с произвольно задаваемой U/f характеристикой;

1.2. Частотное управление АД с обратными связями по току, с наблюдателем состояния, с компенсацией скольжения, с регулятором ЭДС, скорости, технологического параметра;

1.3. Адаптивно-векторное управление асинхронным электроприводом с датчиком скорости/положения;

1.4. Адаптивно-векторное управление асинхронным электроприводом без датчика скорости/положения;

1.5. Адаптивно-векторное управление синхронным электроприводом с датчиком скорости/положения;

1.6. Адаптивно-векторное управление синхронным электроприводом без датчика скорости/положения;

1.7. Регулирование электромагнитного момента;

1.8. Регулирование тока статора.
Исследование тепловых режимов работы IGBT-модуля в составе ПЧ с измерением температуры подложки модуля и вычислением температуры кристаллов по динамической тепловой модели, работающей в реальном времени.
Исследование характеристик и алгоритмов управления рекуперативного IGBT- выпрямителя (активного фильтра) – опция.
Исследование специальных режимов работы электроприводов переменного тока

4.1. Автоматическая настройка параметров системы управления на параметры силового канала привода ( );

4.2. Адаптация системы управления к изменению параметров двигателя .

4.3. Режим поиска неизвестной частоты вращения асинхронного двигателя без датчика скорости;

4.4. Режим управления асинхронным электроприводом за счет энергии торможения;

4.5. Энергосберегающие режимы работы электропривода;

4.6. Режимы мягкого переключения асинхронного двигателя между ПЧ и сетью (с синхронизацией напряжений, с поиском частоты, с паузой на затухание поля);

4.7. Исследование тормозных режимов работы асинхронного электропривода с преобразователем частоты (частотное, динамическое, с автоматическим ограничением темпа торможения);

4.8. Исследование влияния «мертвого времени» на характеристики электропривода;

Исследование современных видов датчиков скорости/положения: инкрементального, резольвера (СКВТ), синусно-косинусного датчика скорости;
Исследование характеристик и режимов работы электропривода типовых механизмов и технологических процессов путем имитации их нагрузочных диаграмм и рабочих циклов (краны, лифты, транспортные механизмы, турбомеханизмы, станки, ветро-генераторные установки и т.д.);
Исследование электромагнитной совместимости системы «питающая сеть – ПЧ – двигатель» в части эмиссии гармонических составляющих тока – дополнительная опция;
Исследование электромагнитной совместимости системы «питающая сеть – ПЧ – двигатель» в части эмиссии индустриальных радиопомех с разными типами фильтров – дополнительная опция;
Исследование электромагнитной совместимости системы «питающая сеть – рекуперативный выпрямитель - ПЧ – двигатель» - дополнительная опция.

Кроме изучения указанных выше новых методов, средств и актуальных проблем управления электроприводами переменного тока стенды могут использоваться в традиционных лабораторных практикумах по курсам «Электропривод», «Теория электропривода», «Преобразовательная техника», «Системы управления электроприводами», «Комплектный электропривод», «Монтаж и наладка электроприводов», «Векторное управление электроприводами».

3. Особенности и конкурентные преимущества стенда

Стенды реализуются на современной элементной базе, с использованием наиболее перспективных принципов управления. Все стенды укомплектованы двигателями переменного тока (асинхронными и синхронными) с микропроцессорным управлением от преобразователей частоты;
Электроприводы стенда обеспечивают создание нагрузки друг другу во всех четырех квадрантах плоскости механической характеристики;
Гибкость программного обеспечения позволяет в рамках одной и той же аппаратной части исследовать следующие структуры электроприводов переменного тока:
- частотное управление с произвольно задаваемой U/ f характеристикой;
- частотное управление с обратными связями по току, с наблюдателем состояния, с компенсацией скольжения, с регулятором ЭДС, скорости, технологического параметра;
- системы адаптивно-векторного управления асинхронным электроприводом с датчиком и без датчика скорости/положения;
- системы адаптивно-векторного управления синхронным электроприводом с датчиком и без датчика скорости/положения;
- системы регулирования момента;
- системы регулирования токов статора;
Конструктивное исполнение стенда близко к конструкции реального производственного оборудования, но при этом предоставляет удобный доступ ко всем переменным и параметрам привода, в том числе вычисляемым, и возможность одновременного измерения произвольного набора переменных. Стенд соответствует всем нормам по безопасности, в том числе за счет полной гальванической развязки силовых и измерительных цепей.
Стенд оснащен программным обеспечением, имеющим дружественный интерфейс, поддерживающий прямую связь элементов мнемосхем, отображаемых на мониторе РС, со структурой и параметрами реальной системы управления. Имеются широкие возможности по формированию управляющих воздействий для испытуемого и нагрузочного приводов, включая программируемую циклограмму и функциональный генератор (меандр, пила, синус).
Регистрация результатов выполняется на РС в виде осциллограмм, таблиц и графиков.
Преобразовательные устройства, которыми укомплектованы стенды, серийно выпускаются российским производителем (ООО «ЭЛПРИ» Чебоксарского электроаппаратного завода) и разработаны в НТЦ Электропривода "Вектор".
Концепция построения стенда реализована таким образом, чтобы позволять расширение его функциональных возможностей, как на аппаратном, так и на программном уровне, в частности:
- предусмотрена возможность дооснащения стенда устройством плавного пуска АД;
- предусмотрена возможность дооснащения стенда рекуперативным IGBT- выпрямителем;
- предусмотрена возможность дооснащения стенда оборудованием и программным обеспечением для исследования электромагнитной совместимости системы электропривода с преобразователем частоты в части эмиссии гармонических составляющих тока и индустриальных радиопомех;
- предусмотрена возможность обновления программного обеспечения по мере появления его новых версий;
Практически все изменения в структуре, параметрах, режимах работы оборудования стенда, необходимые для выполнения учебных и исследовательских работ, могут выполняться под управлением РС, что предполагает возможность дистанционной работы на стенде через интернет.

4. Состав оборудования стенда

Таблица 1. Комплект основного оборудования стенда (базовая комплектация)

№	Наименование	Кол-во, шт.
1	Преобразователь частоты ЭПВ-10	2
2	Реактор сетевой	2
3	Тормозные резисторы	2
4	Двигатель асинхронный 0.8 кВт, 2.0 Н*м с датчиком угловых перемещений	1
5	Двигатель синхронный 1.5 кВт, 2.4 Н*м с датчиком угловых перемещений	1
6	Механическая часть стенда (платформа, фланец, муфта соединительная, основание)	1
7	Аппаратура пускозащитная и коммутационная	1
8	Блок управления стендом	1
9	Стойка электрооборудования с элементами электрических соединений	1
10	Дополнительная датчиковая система (2 датчика тока, 2 датчика напряжения)	1
11	Измерительные приборы устройство сбора данных (16 каналов, 14 разрядов, 400 кГц/канал) устройство цифровой индикации скорости/положения цифровые вольтметры	1 2 2
12	Устройство формирования управляющих сигналов	1
13	Персональный компьютер	1

Таблица 2. Комплект дополнительного оборудования стенда.

№	Наименование	Кол-во, шт.
	Дополнительные преобразовательные устройства:
1	Устройство плавного пуска	1
2	Рекуперативный выпрямитель ЭПВ-16-Р в составе
	- блок выпрямителя	1
	- сетевой дроссель	1
	- фильтр радиопомех класса А	1
3	Устройства для исследования электромагнитной совместимости
	- синус-фильтр	1
	- фильтр dU/dt	1
	- фильтр радиопомех класса В	1
	- эквивалент сети	1
	- осциллограф цифровой запоминающий (4 канала, 200МГц)	1
	- пробник высоковольтный	1

5. Полный состав лабораторного практикума

предусматривает возможность параллельного выполнения лабораторных работ 4-мя бригадами студентов по 2-4 человека и включает в себя четыре лабораторных стенда в базовой комплектации и один комплект дополнительного оборудования.