Vysokorychlostní elektrické stroje představují podle našeho názoru budoucnost pro oblast elektricky poháněných turbokompresorů a generování elektrické energie. Ve srovnání s klasickými „pomaloběžnými“ stroji nabízejí výhodný poměr hmotnost (rozměry)/výkon. Z hlediska řízení a jejich konstrukce představují ale velkou výzvu. Např. pro velké výkony (>30 kW) jsou již běžně na trhu k dispozici kogenerační jednotky s mikro turbínami, případně pístovými spalovacími motory. Pro menší výkony (do max. 5 kW elektrických) takové jednotky zatím běžně k dispozici nejsou. Cílem našeho projektu vývoj experimentálního pracoviště a souvisejících přístrojů pro takovou jednotku.
V rámci výzkumné činnosti podporované granty se zabýváme návrhem řídicích systémů pro vysokorychlostní synchronní stroje s permanentními magnety (PMSM). Navrhujeme elektroniku – řízení a výkonovou část a věnujeme se implementaci a testování řídicích algoritmů. K dispozici je PMSM s výkonem 3 kW, 40 000 min-1 napájený střídačem vlastní konstrukce. Vyvinutý střídač umožňuje připojení stroje s výkonem 5 kW. Standardně používáme napětí v meziobvodu 560V. Střídač je řízený DSP regulátorem s procesorem TMS320F2812. Dále je možné připojovat řídicí desky s programovatelnými hradlovými poli (FPGA). Třetím používaným systémem je jednotka National Instruments PXI, programovaná v LabView.
Pro testováni disponujeme několika kusy různých vysokorychlostních strojů, ať už zakoupených, nebo vlastní konstrukce. Aktuální dosažné parametry jsou 90 000 min-1 při použití jak senzorového tak i bezsenzorového řízení (založeného na výpočtu modelu stroje s reálném čase). Řízení i výpočet modelu probíhá s periodou 2 mikrosekundy.
Velký zájem o vysokorychlostní stroje je patrný zejména z automobiového průmyslu, kde se takové jednotky začítají používat ve špičkových autech pro překlenutí tranzientních jevů, např. při předjíždení, kdy klasické turbo není schopné dostatečně rychlé reakce.
Přínosy:
- výhodný poměr hmotnost (rozměry) / výkon
- rychlá dynamika stroje
Aplikace:
- elektricky poháněné turbokompresory
- malé kogenerační jednotky
