Optimalizace účinnosti elektrického pohonu s AM pomocí fuzzy logiky VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra výkonové elektroniky a elektrických pohonů Optimalizace účinnosti elektrického pohonu s AM pomocí fuzzy logiky Autor: Ing. Libor Štěpanec Školitel: Prof. Ing. Pavel Brandštetter, CSc.

Úvod V dnešní době spotřebovávají indukční motory velkou část vyrobené energie. Proto se stále věnuje pozornost a úsilí pro zlepšení jejich účinnosti. Úsilí pro zlepšení účinnosti je zaměřeno jak na vylepšení materiálů, změnu návrhu a konstrukční techniky, ale také jsou další možnosti pro vylepšení účinnosti zvláště při provozu motoru s částečným zatížením. Výhody použití fuzzy logiky : vyhnutí se matematickému popisu systému mohou vyžadovat méně úsilí než konvenční regulátory mohou vést k extrémně dobrému zobecnění a být tak nezávislé na jednotlivých parametrech systému mohou poskytovat řešení k řízení problémů, které jsou nepoddajné konvenčními metodami

Účinnost a účiník AM V závislosti na velikosti a typu motoru může jmenovitá hodnota účinnosti dosahovat 80 nebo 90% s účiníkem od 0,7 – 0,9. Avšak při částečném zatížení se technické parametry zhoršují. Obr. 1. Změna účinnosti a účiníku AM

Struktura vektorového řízení AM Obr. 2. Struktura vektorového řízení AM

Struktura optimalizace účinnosti Vstupem vlastního FLC jsou výkon SS meziobvodu a změna magnetizačního proudu. Dalším pak odchylka otáček , zajišťující přepínání režimů. Režim 1 - určen pro přechodné děje (rozběh, změna zatížení …). Režim 2 - určen pro ustálený stav, ve kterém probíhá optimalizace účinnosti Obr. 3. Struktura bloku pro optimalizaci účinnosti

Princip optimalizace účinnosti Při chodu v ustáleném stavu a nízkém zatížení motoru vznikají vlivem jmenovitého toku (magnetizační proud) nadměrné ztráty v železe. Při snižování Im se pak hledá bod minimálních ztrát.

Rozložení jednotlivých ztrát Protože je rotorový tok snížen sníží se ztráty v železe a zvýší se ztráty v mědi. Celkové ztráty stroje jsou dány součtem ztrát v mědi, ztrát v železe a rozptylovými ztrátami. Celkové ztráty pohonu jsou pak úměrné součtu ztrát motoru a ztrát měniče.

Struktura fuzzy regulátoru Kroky pro výpočet velikosti změny Im fuzzy regulátoru účinnosti: 1. fuzzifikace 2. spojení v pravidlech antecedentu - AND 3. spojení antecedentu a konsekventu - THEN 4. spojení v konsekventu agregace 5. defuzzifikace Obr. 6. Struktura fuzzy regulátoru Tab.1. Pravidla fuzzy regulátoru

Simulační výsledky optimalizace účinnosti a) b) a) žádaná hodnota magnetizačního proudu Im*(t) [A,s] b) skutečná hodnota momentotvorného proudu Iy(t) [A,s]

Simulační výsledky optimalizace účinnosti c) d) c) výkon SS meziobvodu Pd(t) [W,t] d) skutečné otáčky W(t) [rad/s,s]

Výsledky dosažené během studia Shrnutí základních poznatků o fuzzy logice a stručný popis typů fuzzy logických systémů. Seznámení s aplikacemi fuzzy logiky v oblasti elektrických regulačních pohonů Struktura vektorového řízení AM s fuzzy regulátorem Fuzzy supervizor pro regulaci proudu SRM Optimalizace účinnosti AM Experimentální ověření vlastností fuzzy logiky na reálném laboratorním systému Prezentace výsledků na mnoha mezinárodních i domácích konferencích a v odborných časopisech. Například světově uznávaná konference EPE 2003 v Toulouse (Francie). Zodpovědný řešitel grantového projektu FRVŠ 438/2002 a člen řešitelského týmu grantových projektů CEZ: J17/98: 272400014 a LN00B029.

Děkuji za pozornost !