محركات كهربائية ذكية. محرك كهربائي ذكي لصمامات الإغلاق يعتمد على وحدة التحكم ESD-VTG محرك الصمام الذكي

المتطلبات الأساسية لتطوير محركات كهربائية رقمية ذكية

يجب اعتبار بداية التطور المتسارع للأنظمة الرقمية التي تشكل أساس أنظمة التحكم الذكية للمحركات الكهربائية ظهور أول معالج دقيق في عام 1971. منذ ذلك الحين، شهدت هذه الصناعة تطورًا سريعًا مستمرًا حتى يومنا هذا.
بفضل التقدم في تكنولوجيا المعالجات الدقيقة وإلكترونيات الطاقة، وجدت الأجهزة المدمجة استخدامًا عمليًا في السنوات الأخيرة. أنظمة المعالجات الدقيقةوترانزستورات IGBT وأنظمة التحكم الدقيقة عالية الأداء للتحكم المباشر في المعدات الرقمية ووحدات طاقة IPM الذكية القادرة على التحكم في الوقت الفعلي للعمليات الديناميكية للمحركات الكهربائية.

تتضمن وحدات التحكم الدقيقة الحديثة وظائف التحكم الرقمي المباشر، والتي تم دمجها مباشرة في وحدات التحكم الدقيقة وتتميز ببنية متطورة ونظام قيادة، مما يسمح بحل معظم المشكلات النموذجية للتحكم في الأنظمة الديناميكية على مستوى الكود السريع. تشمل الأساليب الجديدة المستخدمة في أنظمة التحكم الرقمية للمحركات الكهربائية الحديثة ما يلي:
- الانتقال من العدادات التقليدية إلى مجموعات من العدادات/المؤقتات العامة مع قنوات مقارنة/التقاط مدمجة ثم إلى معالجات الأحداث متعددة القنوات؛
— توافر قنوات إخراج عالية السرعة بترددات تصل إلى 20-50 كيلو هرتز؛
- معالجة توقيت دقيقة لتسلسلات النبض متعددة القنوات للإدخال للتواصل مع فئة واسعة من أجهزة استشعار التغذية المرتدة (النبض، الاستقرائي، عناصر القاعة، وما إلى ذلك)؛
— توافر وظيفة الإدخال عالية السرعة بترددات تصل إلى 100 كيلو هرتز وما فوق؛
- إنشاء أجهزة طرفية متخصصة مثل "أجهزة فك الترميز التربيعية" لمعالجة الإشارات الصادرة عن أجهزة استشعار التغذية المرتدة الأكثر شيوعًا (على وجه الخصوص، أجهزة الاستشعار البصريةأحكام)؛
— توافر وظائف التحكم المباشر في مفاتيح الطاقة وتحديد الموقع/السرعة؛
- إنشاء مولدات PWM موحدة متعددة القنوات مع إمكانات مدمجة للتحكم الرقمي المباشر في مفاتيح العاكس والمقومات النشطة ومحولات DC-DC في أوضاع تعديل PWM الأمامية والمركزية والمتجهة؛
- دمج معالج الأحداث ومولد PWM متعدد القنوات في جهاز واحد جهاز عالمي— مدير الحدث؛
- إنشاء وحدات تحكم دقيقة مع مديري الأحداث المزدوجة للتحكم الرقمي المباشر في محركات الأقراص وفقًا للنظام: "محرك مقوم-عاكس نشط" و"محول DC-DC - محرك عاكس"، بالإضافة إلى التحكم في محركات الأقراص ذات المحرك المزدوج؛
- زيادة كبيرة في سرعة المحولات التناظرية إلى الرقمية (وقت التحويل يصل إلى 100 نانو ثانية لكل قناة)، والمزامنة التلقائية لعمليات بدء تشغيل ADC مع تشغيل الأجهزة الطرفية الأخرى، على وجه الخصوص، مولدات PWM؛
التوجيه التلقائي لعمليات التحويل إلى ADC عبر عدة قنوات (حتى 16)
- دعم التحكم في التيار المباشر ووظائف التحكم المباشر في عزم الدوران.
تعمل الميزات المدرجة للتحكم الرقمي في المحركات الكهربائية، إلى جانب التطور المتسارع لتكنولوجيا المعالجات الدقيقة، على خلق مناخ ملائم لتطوير وتنفيذ التقنيات المبتكرة واستخدام الأساليب الرياضية الحديثة لتوليف أنظمة التحكم في المحركات الكهربائية.

بعض الطرق والأساليب الرياضية المستخدمة في أنظمة التحكم الذكية للمحركات الكهربائية

إحدى المشاكل الملحة في تركيب محرك كهربائي حديث هي بناء أنظمة التحكم المثالية. عند صياغة مشكلة تجميع التحكم الأمثل، بالإضافة إلى معادلات كائن التحكم، يتم تحديد معيار الأمثلية، والذي يجب تحقيقه في وقت محدد، مع مراعاة القيود المحددة على التحكم وناقل الطور وشروط الحدود.
تعمل وظيفة موضوعية معينة كمعيار الأمثل (على سبيل المثال، تحقيق أقصى قدر من الأداء، والحد الأدنى من استهلاك الطاقة، وما إلى ذلك).
ومن المعروف أن الأساليب المختلفة لحل هذه المشكلة. من بين أكثر الطرق شيوعًا ما يسمى بطرق التدرج، حيث يتم تقديم الوظيفة المستهدفة كدالة للعديد من متغيرات الحالة لنظام ديناميكي - F(x1,x2, ... xn).
وفقًا لخوارزمية طريقة التدرج، لتحديد اتجاه الحركة نحو المستوى الأمثل، من الضروري العثور على مشتقات جزئية: δF/δx1؛ δF/δx2;... δF/δxn، التي تحدد متجه التدرج، وتتخذ خطوة في اتجاه انخفاضه. في كل خطوة من خطوات التحسين، يتم تكرار إجراء حساب التدرج. ونتيجة لذلك، عند نقطة النهاية، تصل قيمة الدالة F(x1,x2, … xn) إلى الحد الأقصى، وتصل قيمة التدرج إلى قيمتها الصفرية.
عند تنفيذ أساليب التدرج في الممارسة العملية، تنشأ العديد من الأسئلة المتعلقة بتبرير نوع الجودة الوظيفية، وطول الخطوة عند كل تكرار، وكذلك احتمال سقوط مسار الحركة إلى نقطة الحد الأدنى المحلية وحل مشكلة العثور على نقطة الحد الأقصى العالمي.
لقد أتاح الانتقال إلى أنظمة التحكم في الأنظمة الرقمية، المبنية باستخدام المكونات الحديثة وتكنولوجيا المعالجات الدقيقة، الانتقال إلى تقنيات جديدة للتحكم في المحركات الكهربائية، والتي لم يكن من الممكن تحقيقها في السابق بسبب القيود التقنية. وتشمل هذه التقنيات تركيب أنظمة القيادة الكهربائية مع عناصر الذكاء الاصطناعي، والتي تستخدم على نطاق واسع تطورات الطبيعة الحية في مسائل تكيف الكائنات الحية مع البيئة الخارجية المتغيرة.
في الآونة الأخيرة، تم اقتراح العديد من الخوارزميات لتحسين التحكم في الأنظمة الديناميكية القائمة على محاكاة سلوك الكائنات الحية. أصبحت خوارزميات البحث العشوائية المختلفة واسعة الانتشار، والتي تُعرف في الأدبيات المحلية باسم الخوارزميات السكانية. إنها تنتمي إلى فئة الخوارزميات الإرشادية، التي لم يتم إثبات تقاربها مع الحل الشامل من الناحية النظرية، ولكن بناءً على التجارب العددية، فقد ثبت أنها تعطي نتائج جيدة إلى حد ما في معظم الحالات.
يتم عرض التصنيفات التالية للخوارزميات السكانية:
— الخوارزميات التطورية، بما في ذلك الخوارزميات الجينية؛
— خوارزميات السكان مستوحاة من الحياة البرية؛
- خوارزميات مستوحاة الطبيعة الجامدة;
- خوارزميات مستوحاة من المجتمع البشري؛
- خوارزميات أخرى.
وفي المقابل، تشمل الخوارزميات التطورية ما يلي:
- الخوارزميات الجينية،
-استراتيجية التطور،
- البرمجة التطورية،
-خوارزميات التطور التفاضلي (التطور التفاضلي)،
- البرمجة الجينية .
تعتمد الخوارزميات التطورية على المبادئ العامة للتطور البيولوجي (الاختيار والطفرة وتكاثر الأفراد) وهي جزء من تقنية أوسع لما يسمى بالحوسبة الناعمة، والتي تشمل المنطق الغامض والشبكات العصبية والتفكير الاحتمالي وشبكات الثقة، والتي يتم استخدامها بشكل مستقل أو في مجموعات مختلفة في تركيب الأنظمة ذات الذكاء الاصطناعي.
من بين خوارزميات التحسين المستخدمة على نطاق واسع لتركيب أنظمة القيادة الكهربائية، هناك خوارزميات سكانية مستوحاة من الطبيعة الحية، والتي لا تتطلب حسابات متدرجة للعثور على الحد الأقصى للوظيفة الموضوعية (سرب الجسيمات، مستعمرة النمل، وخوارزميات سرب النحل).
في جوهرها، تحاكي هذه الخوارزميات السلوك الجماعي لأسراب الطيور وأسراب الأسماك، أو سلوك مستعمرة النمل أو سرب من النحل. يمكن تنفيذ خوارزمية سلوك كل فرد في القطيع على المبادئ التالية:
1) الرغبة عند التحرك لتجنب الاصطدام مع أقرب أفراد القطيع؛
2) اختيار السرعة مع مراعاة سرعات الأفراد الذين يتحركون بالقرب من القطيع؛
3) تقليل المسافة إلى أقرب الجيران.
تُستخدم هذه المبادئ في إحدى الطرق الرياضية الأكثر شيوعًا - ما يسمى بطريقة سرب الجسيمات، والتي تم تطويرها في الأصل لمحاكاة تصميم الرقصات لقطيع من الطيور، وتم تطويرها لاحقًا لحل مشكلات تحسين الأنظمة الديناميكية. يمكن عرض خوارزمية التحسين باستخدام طريقة سرب الجسيمات في الشكل 1.

الشكل 1. خوارزمية تحسين سرب الجسيمات
في كل لحظة من الزمن، يكون للجسيمات موقع معين ومتجه سرعة معين في مساحة الحالة، والذي يتغير عند كل تكرار وفقًا للمعادلة التالية:
vi= ω∙ vi+a1∙ rnd()∙(pbesti - xi) + a2∙rnd(). (غبستي - الحادي عشر)،
أين:
a1، a2 عبارة عن تسارعات ثابتة (تعتمد سرعة تقارب الخوارزمية على اختيار هذه المعلمات)؛
pbesti t هي أفضل نقطة وجدها الجسيم؛
gbesti هي أفضل نقطة تعبرها جميع جزيئات النظام؛
الحادي عشر هو الموقف الحالي للجسيم؛
rnd() هي دالة تُرجع رقمًا عشوائيًا من 0 إلى 1 ضمنًا.

المعامل ω، الذي أطلق عليه يوهوي شي ورسل إيبرهارت، معامل القصور الذاتي، يوازن بين اتساع نطاق الاستكشاف مع الاهتمام بالحلول دون المستوى الأمثل التي تم العثور عليها.
في حالة ω > 1، تزداد سرعات الجسيمات، وتطير بعيدًا وتستكشف الفضاء بشكل أكثر شمولاً. وبخلاف ذلك، تنخفض سرعات الجسيمات مع مرور الوقت.
بعد حساب اتجاه المتجه v، يتحرك الجسيم إلى النقطة x= x + v،
استنادًا إلى أفضل حد أقصى يحققه جسيم معين ومعلومات حول أفضل الجسيمات في السرب.
إذا لزم الأمر، يتم تحديث قيم أفضل النقاط لكل جسيم لجميع الجسيمات ككل، وبعد ذلك تتكرر الدورة.
يمكن اختيار ما يلي كشرط لاستكمال خوارزمية التحسين باستخدام طريقة سرب الجسيمات: ينتهي البحث عن الحد الأقصى عند الوصول إلى عدد معين من التكرارات التي لم يتم خلالها تحسين الحل.
حاليًا، تمثل طرق التحكم الذكية المعتمدة على طريقة سرب الجسيمات بديلاً جديًا لطرق التحسين التقليدية.
على سبيل المثال، فيما يتعلق بأنظمة التحكم في المحرك الكهربائي للصمام، يتم تقديم خوارزمية مبسطة تعتمد على طريقة سرب الجسيمات، والتي تسمح بتحسين معلمات المرشحات السلبية من أجل قمع التوافقيات الحالية وزيادة كفاءة المحرك الكهربائي. هذه الخوارزمية مناسبة لتصميم المرشحات السلبية في أنظمة القيادة الكهربائية المتزامنة مع ثلاثة أنواع من الحمل: مع عزم دوران ثابت؛ مع سرعة ثابتة وعزم دوران متغير. مع سرعة متغيرة وعزم دوران متغير. ونتيجة لتطبيق الطريقة، تم تحقيق انخفاض في تأثير التركيب التوافقي للتيارات والفولتية على الشبكة تكييفوكذلك زيادة كفاءة المحرك الكهربائي
في حل مشكلة تحسين التحكم في المحامل المغناطيسية النشطة (AMP)، تمت مقارنة تعديلين لخوارزمية تحسين سرب الجسيمات الكلاسيكية (PSO): خوارزمية ذات وزن القصور الذاتي المتناقص خطيًا (LDW-PSO)؛ الخوارزمية ذات نهج عامل الانكماش (CFA-PSO) استنادا إلى نتائج المحاكاة الحاسوبية لكلا الإصدارين من الخوارزمية، تم تقييم تقارب الإجراءات لتقليل الوظيفة الموضوعية، والتي تم تعريفها على أنها جزء لا يتجزأ من القيمة المطلقة للخطأ. لقد تبين أن خوارزميات PSO توفر التقارب اللازم والكفاءة الحسابية العالية عند تحسين الهياكل المختلفة لوحدات تحكم PID المستخدمة في أنظمة تثبيت الدوار في الاتجاهين الشعاعي والمحوري.
حاليًا، يتم استخدام طريقة سرب الجسيمات أيضًا في مشاكل تحسين معايير تصميم الآلات الكهربائية.
وبالتالي، من أجل زيادة دقة حسابات وصلة التدفق، وكذلك لتحسين التصميم الرئيسي ومعلمات التشغيل للمحرك المتزامن مع مغناطيس دائموالتعليق المغناطيسي للدوار، تم تطوير تقنية جديدة لنمذجتها استنادًا إلى طرق تحسين سرب الجسيمات والمربعات الصغرى لنواقل الدعم. أثناء المحاكاة، يتم تحديد زاوية الدوار وتيار ملف التشغيل وقوة التعليق ويتم تحديد رابط التدفق. يتم اشتقاق العلاقات بين المعلمات الأولية والمحددة. تم تأكيد الفوائد تقنية جديدةمن حيث دقة وسرعة العمليات الحسابية مقارنة بالطريقة التقليدية المستخدمة سابقاً.
أحد المجالات التي أصبحت فيها طريقة سرب الجسيمات مستخدمة على نطاق واسع هو تحسين تصميمات المحركات الكهربائية من النوع التبديلي المستخدمة في أنظمة القيادة الكهربائية الحديثة. على سبيل المثال، من المعروف أن تجزئة القطب المغناطيسي فعالة و بطريقة بسيطةلتقليل عزم الدوران الناتج عن تداخل المجال التوافقي الناشئ في الآلات المتزامنة القوية ذات المغناطيس الدائم. لحل هذه المشكلة، من الضروري تطبيق أساليب التحسين متعددة المعايير. أحد الأساليب الممكنة والمستهلكة للوقت هو تحديد العرض الأمثل والإزاحة للأجزاء المغناطيسية باستخدام طريقة العناصر المحدودة. يقترح العمل استراتيجية جديدة أكثر اقتصادا تعتمد على استخدام نموذج شبه تحليلي لعزم الدوران الكهرومغناطيسي الناشئ عن عمل تداخل المجال التوافقي، إلى جانب تحسين متعدد المعايير لتصميم الآلة باستخدام طريقة سرب الجسيمات. وتظهر فعالية الطريقة المقترحة عن طريق المقارنة الخصائص التقنيةنموذجان أوليان لآلات متزامنة ذات قطب مجزأ تحتوي على كتلتين وثلاث كتل من المغناطيس الدائم لكل قطب، تم تحسينها بواسطة طريقة سرب الجسيمات، مع خصائص محركات المغناطيس الدائم التي تم تحسينها بواسطة طريقة العناصر المحدودة.
عندما نبحث عن أساليب جديدة لتحسين التحكم في المحركات الكهربائية، فإننا لا نقتصر على تقليد أسراب الطيور وأسراب الحشرات. تتضمن خوارزميات تحسين السكان الفعالة أيضًا خوارزميات تحاكي سلوك بعض البكتيريا. وبالتالي، يتم النظر في التكنولوجيا المبتكرة للتحكم الذكي في محرك التردد المتغير باستخدام ما يسمى. خوارزمية البحث عن الطعام البكتيري الذكية (SBFA)، التي تحاكي السلوك الكيميائي للبكتيريا - حركتها على طول تدرج تركيز المغذيات. تمت مناقشة إمكانيات استخدام خوارزمية SBFA لتحسين أنظمة التحكم التكيفية. يتم توضيح فعالية المنهجية المقترحة من خلال مثال تحسين وحدة التحكم في السرعة التناسبية المتكاملة لمحرك كهربائي ذو ممانعة مبدلة مع محرك بقدرة 4 كيلووات وتكوين 8/6. يتم استخدام أخطاء السرعة الدنيا وتموج عزم الدوران كوظيفة تحسين متعددة الأهداف، ويتم استخدام معالج الإشارات الرقمية TMS320F2812 كمنصة لتنفيذ خوارزمية التحكم.
وبشكل عام، فإن ببليوغرافيا المقالات العلمية المخصصة لتحسين أنظمة التحكم في القيادة الكهربائية باستخدام الخوارزميات السكانية التي تحاكي سلوك الكائنات الحية تصل إلى مئات المنشورات في السنوات الأخيرة وحدها. تم الحصول على نتائج ملهمة، مما يعطي سببًا للأمل في أن تصبح المبادئ النظرية المدروسة ممارسة يومية في المستقبل القريب وستجعل من الممكن الوصول إلى مرحلة جديدة لم يكن من الممكن تحقيقها سابقًا في تطوير الأتمتة الصناعية والنقل.

الأدب
1. ن.ن. ششيلكونوف، أ.ب. ديانوف "أدوات وأنظمة المعالجات الدقيقة"، موسكو، الراديو والاتصالات، 1989، 288 صفحة.
2. كوزاشينكو ف. أنظمة التحكم بالمتحكمات الدقيقة للمحركات الكهربائية:
الوضع الحالي وآفاق التنمية، http://www.motorcontrol.ru/publications/controllers.pdf
قسم القيادة الكهربائية الآلية MPEI، موسكو، 2014.
3. فورونوف أ.أ. نظرية التحكم الآلي. في جزأين الجزء الثاني نظرية أنظمة التحكم الآلي غير الخطية والخاصة. -م: الثانوية العامة، 1986. 504 ص.
4. خوارزميات مستوحاة من الطبيعة: دليل التدريب/ أ.ب.كاربينكو. - موسكو: دار النشر MSTU im. إن إي بومان، 2014.
6. Singh S.، Singh B.. تصميم مرشح سلبي محسّن باستخدام خوارزمية تحسين سرب الجسيمات المعدلة لمحرك محرك متزامن LCI مزود بمحول 12 نبضة. IEEE ترانس. إنديانا. تطبيق.. 2014. 50، ن 4، ص. 2681-2689. إنجليزي
7. ستيماك جورانكا، براوت سانجين، زيجوليتش روبرتو. تحليل مقارن لخوارزميات PSO لضبط وحدة التحكم PID. ذقن. جيه ميكانيكية. م.. 2014. 27، ن 5، ص. 928-936. الكتاب المقدس 21. الانجليزية
صن شياو دونغ، تشو هوانغكيو، يانغ زيبين. النمذجة غير الخطية لوصلة التدفق لمحرك متزامن ذو مغناطيس دائم عديم التحمل مع تحسين سرب الجسيمات المعدل والمربعات الصغرى تدعم آلات المتجهات. جي كومبيوتر. والنظرية. نانوساي.. 2013. 10، ن 2، ص. 412-418، 3 سوء.. الكتاب المقدس. 29. الانجليزية
تحسين الشكل متعدد الأهداف للآلات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم ذات القطب المجزأ مع خصائص عزم الدوران المحسنة. الشعباني مهدي، محمد ياسر عبد الراضي، IEEE Trans. ماجن. 2011. 47، رقم 4، ص. 795-804، 11 مريضا. بيبل. 47. الانجليزية
داريابيجي احسان، دهكوردي بهزاد ميرزئيان
وحدة تحكم ذكية تعتمد على خوارزمية البحث عن الطعام البكتيري للتحكم في سرعة محركات الأقراص ذات التردد المتغير. - ص364 - 373. - إنجليزي. // المجلة الدولية للقوى الكهربائية وأنظمة الطاقة، 2014، المجلد 62.

رسم. وحدة التحكم الإلكترونية EP للإغلاق وصمامات التحكم ESD-VTز

في الوقت الحالي، هناك حاجة كبيرة لتحديث المحركات الكهربائية (ED) صمامات الإغلاقالاستخدام الصناعي العام. في عام 2007، لهذه الأغراض، أصدرت شركة EleSy سلسلة من الكتل الإلكترونية ESD-VTG (الشكل 1)، المصممة للتحكم في صمامات الإغلاق والتحكم الإلكترونية بمختلف أنواعها (الصمامات المنزلقة والإسفينية، والصمامات الكروية، صمامات الفراشةإلخ.).

تم تطوير وحدة التحكم الجديدة في البداية لتحديث صمامات الإغلاق الكهربائية المستخدمة سابقًا، والتي كانت ذات موارد قصيرة من جانب عناصر آلية الكامة لإعداد مفاتيح السفر الكهروميكانيكية الدقيقة. تعد تقنية ضبط وتكوين مفاتيح الحد أيضًا غير مريحة للغاية من الناحية التشغيلية، وتتطلب فتح غطاء المفتاح، بالإضافة إلى ضبط الكاميرات وسهم المؤشر يدويًا. إن دقة إعداد مثل هذه الأجهزة الإلكترونية منخفضة، كما أن دمجها في نظام حديث للتحكم في العمليات مع واجهات رقمية يمثل مشكلة. في محرك كهربائي حديث، تم تركيب وحدة تحكم جديدة لتحل محل الوحدة القديمة. في هذه الحالة:

يصبح من الممكن دمج المحرك الكهربائي في نظام التحكم في العملية عبر الواجهة التسلسلية RS-485؛
عندما يكون جهاز ED مزودًا بمستشعر موضع إلكتروني، مما يضمن دقة تحديد موضع عالية، فمن الممكن ضبط المواضع النهائية لعنصر إغلاق الصمام بسرعة بطرق مختلفة، بما في ذلك بدون تشغيل المحرك وتحريك إغلاق الصمام عنصر؛
تم تجهيز المحرك الكهربائي بقابض إلكتروني محدد لعزم الدوران ثنائي الاتجاه؛ يوفر هذا القابض القدرة على العمل "عند التوقف" مع عزم دوران معين، وتحديد عزم دوران المحرك عند التحرك بناءً على قيم تيارات المحرك وجهد الشبكة، بالإضافة إلى الإعداد معاني مختلفةقيود عزم الدوران اعتمادًا على اتجاه حركة المحرك الكهربائي وموضع صمام الإغلاق؛
توفر الوحدة بشكل مستقل المجموعة الكاملة من الخوارزميات اللازمة لحماية المحرك والصمامات، مما يلغي الحاجة إلى تثبيت أنظمة ترحيل خارجية معقدة.

تجدر الإشارة إلى أن المستشعر الإلكتروني يسمح لك بالتحكم في موضع رابط الإخراج للمحرك الكهربائي، بما في ذلك في حالة عدم وجود جهد كهربائي، ولا يتطلب بطارية للعمل في هذا الوضع. يتم تكوين ED الموجود على الصمام دون اختراق الوحدة من خلال ضبط المعلمات في سجلات التكوين من محطة التحكم المحلية باستخدام أزرار التحكم أو لوحة التحكم بالأشعة تحت الحمراء.

نظام قائمة هرمي متطور، ووصف لفظي بديهي للمعلمات باللغة الروسية، يتم عرضه على شاشة أبجدية رقمية مكونة من سطرين، مما يجعل الإعداد سهلاً مثل الاستخدام الهاتف المحمول. تقوم الوحدة الإلكترونية بمراقبة معلمات الإدخال ضد تجاوز الحد الأقصى والإعدادات غير الصحيحة.

أثناء عملية الإعداد، من الممكن بالإضافة إلى ذلك ضبط خوارزمية التشغيل للمحرك الكهربائي، وقيم الحد الأقصى لعزم الدوران اعتمادًا على موضع عنصر إغلاق الصمام، وحظر خوارزميات الحماية المحددة، والتكوين الإدخال/الإخراج عن بعد وفقًا لخوارزمية يحددها المستخدم، ومن الممكن أيضًا ضبط مثل هذا الوضع لتعيين مفاتيح الحد التي تحتاج إلى تحريك صمام الإغلاق فيها. من الممكن ضبط أوضاع التوقف عند الوصول إلى حد الضغط أو موضع النهاية المحدد، بالإضافة إلى وضع عزم الدوران "الصدمي" عند البدء في الفتح.

تحتوي الوحدة على نظام تسجيل الأحداث الذي يتتبع ويخزن في الذاكرة غير المتطايرة أوامر والحوادث وحالات ED (آخر 300 حدث) تشير إلى الطابع الزمني لحدوثها. تتيح لك المعلومات المسجلة بواسطة هذا النظام استعادة أسباب مواقف المشكلات.

تحتوي الوحدة على واجهة RS-485 تعمل باستخدام بروتوكول ModBus RTU. تسمح لك الواجهة المنفصلة بإصدار أوامر "إغلاق" و"فتح" و"إيقاف" باستخدام إشارات جهد 220 تيار متردد أو 24 تيار مستمر. يتم ضبط وقت إشارة الاستجابة في سجلات تكوين الكتلة. يصدر الجهاز الإلكتروني إشارات منفصلة حول وضع الصمام "مفتوح" و"مغلق" وما إلى ذلك.

كخيار لوحدات التحكم الإلكترونية، يمكن للمستهلك شراء جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء لتكوين الوحدة وقراءة البيانات المخزنة فيها: سجل الأحداث وإعداد المعلمات. يتيح لك استخدام جهاز التحكم عن بعد مع التبادل ثنائي الاتجاه نقل ملف معلمة التكوين المعد على جهاز كمبيوتر شخصي إلى الأجهزة الإلكترونية المثبتة في الموقع، وبالتالي تقليل وقت الإعداد. من خلال قراءة سجل أحداث الوحدة باستخدام جهاز التحكم عن بعد، يمكن تصوره على شاشة الكمبيوتر لتقييم النشاط موظفي الخدمةوالتشغيل الصحيح للجهاز الإلكتروني وحالة الشبكة الكهربائية وما إلى ذلك. يمكن إرسال ملف سجل الأحداث عبر جهاز كمبيوتر شخصي متصل بالإنترنت إلى قسم خدمة EleSy لتلقي المشورة بشأن مواقف المشكلات.

يتم استخدام منظم الجهد الثايرستور (TRV) كمفتاح طاقة في الوحدة، والذي يحدد الأبعاد الصغيرة والموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة لإمدادات الطاقة الكهربائية.

تؤدي الوحدة كجزء من محرك كهربائي غير متزامن الثايرستور الوظائف التالية: الحماية ضد تيارات الدائرة القصيرة؛ ذ الحد من التيارات الحركية إلى الحد الأقصى المسموح به ؛ ذ الحماية الحرارية للمحرك من التحميل الزائد. y تشكيل نبضات عزم الدوران اللازمة للتغلب على قوى الاحتكاك الجاف والتشويش وما إلى ذلك؛ ذ الحد من لحظة الحركة، مما يساعد على منع فشل العناصر الميكانيكية للمحرك الكهربائي؛ اعمل على التركيز مع الحفاظ على لحظة معينة.

إن تلبية هذه المتطلبات في نظام TRN-AD معقدة بسبب طبيعة الثايرستور شبه الخاضعة للتحكم، والتشوه غير الجيبي لتيارات الجزء الثابت للمحرك، وعدم وجود طرق للتحكم في عزم الدوران عن طريق ضبط زاوية فتح الثايرستور.

يمكن استخدام أنواع مختلفة من علب التروس في EP. يتم استيفاء المتطلبات المتعلقة بقيود عزم الدوران للمحرك الكهربائي مع الأخذ في الاعتبار خصائص علبة التروس، وقبل كل شيء، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار معامل نقل عزم الدوران كم. كما أظهرت الدراسات، فإن معامل الكيلومتر في علب التروس يختلف بشكل كبير حسب وضع التشغيل. على سبيل المثال، بالنسبة لعلبة التروس ذات نسبة التروس Kr = 220، المستخدمة في إلكترونيات الصمامات، تتغير القيم على النحو التالي: y تعمل عند التوقف عند البدء بتطبيق صدمة عزم الدوران: Km = 0.8 Kr؛ y العمل على التوقف عند البدء مع التطبيق السلس لعزم الدوران: Km = 0.65 Kr؛ y العمل في الحركة: Km = 0.9 Кr× f(Мc)، حيث Мc هي لحظة المقاومة؛ y الانتقال من وضع القيادة إلى وضع التوقف: Km = 0.95 Kr.

وبالتالي، يجب أن تأخذ خوارزمية التحكم في المحرك الكهربائي في الاعتبار الطبيعة غير الخطية لعناصره (IM، TPH، علبة التروس). نظرًا لحقيقة أن معامل Km لعلب التروس المختلفة قد يكون له بعض الاختلافات (بسبب عيوب تقنيات التصنيع لعناصره)، فمن الضروري توفير إمكانية التكيف المناسب لنظام التحكم. لحل هذه المشكلة عند إنشاء وحدة تحكم إلكترونية، الخوارزمية المعروضة في الشكل. 3 كرسم بياني. تُظهر عقد الرسم البياني الأوضاع المنطقية لتشغيل نظام التحكم في شكل بعض الحالات الثابتة، حيث يوجد منطق التشغيل الخاص به ونموذج العملية ومعايير تحقيق الهدف المحدد للوضع. توضح خطوط الرسم البياني ظروف واتجاهات التحولات عند حدوث أحداث في النظام تحدد تغيير النظام. تسميات الأحداث على الأسهم:

أمر بالتحرك؛
وجود ماس كهربائى المرحلة.
وجود ماس كهربائى خطي.
مؤقت اختبار ماس كهربائى للطور ؛
مؤقت اختبار الدائرة القصيرة الخطي ؛
لا يوجد مؤقت للحركة.
الانتهاء من إجراء لحظة التأثير؛
عدد محاولات تطبيق عزم الدوران هو صفر؛
تجاوز لحظة الحركة.
سرعة المحرك أكثر من نصف السرعة المقدرة؛
الأمر بالتوقف، والوصول إلى الموضع المستهدف؛
لا يوجد مؤقت للحركة.

يتم تنفيذ متطلبات الحماية ضد تيارات الدائرة القصيرة من خلال تطبيق نبضات اختبار أولية على الثايرستور بزوايا فتح كبيرة φ (170 درجة لتحديد دائرة قصر الطور و 120 درجة للدائرة الخطية). في نهاية الاختبار، تتم معالجة عزم الدوران المحدد في البداية، وفي هذه الحالة، يتم تشكيل زاوية فتح الثايرستور وفقًا لحد عزم الدوران المحدد وجهد الشبكة الحالي. في حالة عدم الحركة يتم نقل التحكم إلى خوارزمية "التأثير" التي تولد نبضة عزم الدوران بسبب زاوية فتح الثايرستور الصفرية مع التحكم في عدد مرات بدء هذه الخوارزمية والعودة اللاحقة إلى زاوية الفتح السابقة للثايرستور الثايرستور. في بداية الحركة، تميل زاوية فتح الثايرستور إلى الحد الأدنى من القيمة (خوارزمية "الحركة")، ويتم حساب عزم الحمل كدالة جدولية لجهد الشبكة وتيار المحرك وعامل الطاقة. في هذا الوضع، يعمل المحرك في مقطع خطي من الخاصية الميكانيكية ويوفر سرعة قريبة من السرعة المقدرة. إذا تجاوز عزم الدوران القيمة المحددة، يتم نقل التحكم إلى خوارزمية "الإيقاف" مع تغيير تدريجي في زاوية فتح الثايرستور، مما يؤدي إلى انخفاض السرعة و"استرخاء" علبة التروس والقدرة على التحكم وفقًا لذلك. الجدول الذي "يشكل" عزم الدوران في البداية. إذا لم يتم استئناف حركة المحرك الكهربائي خلال فترة زمنية محددة، يتم إصدار إشارة إنذار حول تجاوز عزم الحمل ويتم إيقاف تشغيل المحرك.

وفي الختام تجدر الإشارة إلى أنه لإجراء دراسة أكثر تفصيلاً لإمكانيات مثل هذا التوقيع الإلكتروني، يمكن الحصول عليه من الموقع الإلكتروني www.elesy.ruبرنامج محاكاة لصمامات الإغلاق ES مع وحدة التحكم الإلكترونية ESDVTG. يعد منتج البرنامج هذا أقرب نموذج ممكن لمحرك كهربائي حقيقي مزود بوحدة تحكم ESD-VTG. هناك أيضًا أجهزة محاكاة لوحدات التحكم الإلكترونية الأخرى التي تنتجها شركة EleSy. تم بناء هذا النموذج على أساس: y برنامج حقيقي تم تحميله فيه وحدة إلكترونيةالبيئة والتنمية المستدامة-فتج؛ y أنظمة المعادلات التفاضلية لنمذجة تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار قفص السنجاب؛ y مبادئ تشغيل TRN لحمل ثلاثي الطور بدون محطة صفرية ؛ y القدرة على إنشاء تحكم "افتراضي" عبر واجهة تسلسلية. باستخدام جهاز المحاكاة المقترح، يتمتع المستخدم بفرصة محاكاة تشغيل إلكترونيات صمام الإغلاق (مع الأخذ في الاعتبار مخطط الحمل، وحالة الشبكة الكهربائية، والتوصيلات التي تم إجراؤها بالواجهة وأجزاء الطاقة الخاصة بالوحدة، وما إلى ذلك) .).

رسم. وحدة التحكم الإلكترونية EP للإغلاق وصمامات التحكم ESD-VTز

في الوقت الحالي، هناك حاجة كبيرة لتحديث المحركات الكهربائية (ED) لصمامات الإغلاق للاستخدام الصناعي العام. في عام 2007، لهذه الأغراض، أصدرت شركة EleSy سلسلة من الوحدات الإلكترونية ESD-VTG (الشكل 1)، المصممة للتحكم في صمامات الإغلاق والتحكم الإلكترونية بمختلف أنواعها (الصمامات المنزلقة والإسفينية، والصمامات الكروية، وصمامات الفراشة، إلخ.).

يصبح من الممكن دمج المحرك الكهربائي في نظام التحكم في العملية عبر الواجهة التسلسلية RS-485؛
عندما يكون جهاز ED مزودًا بمستشعر موضع إلكتروني، مما يضمن دقة تحديد موضع عالية، فمن الممكن ضبط المواضع النهائية لعنصر إغلاق الصمام بسرعة بطرق مختلفة، بما في ذلك بدون تشغيل المحرك وتحريك إغلاق الصمام عنصر؛
تم تجهيز المحرك الكهربائي بقابض إلكتروني محدد لعزم الدوران ثنائي الاتجاه؛ يوفر هذا الاقتران القدرة على العمل "عند التوقف" مع عزم دوران معين، وتحديد عزم دوران المحرك عند التحرك بناءً على قيم تيارات المحرك وجهد الشبكة، بالإضافة إلى تحديد قيم مختلفة للحد من عزم الدوران اعتمادًا على على اتجاه حركة المحرك الكهربائي وموضع عنصر الإغلاق؛
توفر الوحدة بشكل مستقل المجموعة الكاملة من الخوارزميات اللازمة لحماية المحرك والصمامات، مما يلغي الحاجة إلى تثبيت أنظمة ترحيل خارجية معقدة.

إن نظام القائمة الهرمي المتطور، والوصف اللفظي البديهي للمعلمات باللغة الروسية، والذي يتم عرضه على شاشة أبجدية رقمية مكونة من سطرين، يجعل عملية الإعداد سهلة مثل استخدام الهاتف المحمول. تقوم الوحدة الإلكترونية بمراقبة معلمات الإدخال ضد تجاوز الحد الأقصى والإعدادات غير الصحيحة.

كخيار لوحدات التحكم الإلكترونية، يمكن للمستهلك شراء جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء لتكوين الوحدة وقراءة البيانات المخزنة فيها: سجل الأحداث وإعداد المعلمات. يتيح لك استخدام جهاز التحكم عن بعد مع التبادل ثنائي الاتجاه نقل ملف معلمة التكوين المعد على جهاز كمبيوتر شخصي إلى الأجهزة الإلكترونية المثبتة في الموقع، وبالتالي تقليل وقت الإعداد. من خلال قراءة سجل أحداث الوحدة باستخدام جهاز التحكم عن بعد، يمكن رؤيته على شاشة الكمبيوتر لتقييم أنشطة موظفي الصيانة والتشغيل الصحيح للإلكترونيات، وحالة الشبكة الكهربائية، وما إلى ذلك. يمكن إرسال ملف سجل الأحداث عبر جهاز كمبيوتر شخصي متصل بالإنترنت إلى قسم خدمة EleSy لتلقي المشورة بشأن مواقف المشكلات.

أمر بالتحرك؛
وجود ماس كهربائى المرحلة.
وجود ماس كهربائى خطي.
مؤقت اختبار ماس كهربائى للطور ؛
مؤقت اختبار الدائرة القصيرة الخطي ؛
لا يوجد مؤقت للحركة.
الانتهاء من إجراء لحظة التأثير؛
عدد محاولات تطبيق عزم الدوران هو صفر؛
تجاوز لحظة الحركة.
سرعة المحرك أكثر من نصف السرعة المقدرة؛
الأمر بالتوقف، والوصول إلى الموضع المستهدف؛
لا يوجد مؤقت للحركة.

وفي الختام تجدر الإشارة إلى أنه لإجراء دراسة أكثر تفصيلاً لإمكانيات مثل هذا التوقيع الإلكتروني، يمكن الحصول عليه من الموقع الإلكتروني www.elesy.ruبرنامج محاكاة لصمامات الإغلاق ES مع وحدة التحكم الإلكترونية ESDVTG. يعد منتج البرنامج هذا أقرب نموذج ممكن لمحرك كهربائي حقيقي مزود بوحدة تحكم ESD-VTG. هناك أيضًا أجهزة محاكاة لوحدات التحكم الإلكترونية الأخرى التي تنتجها شركة EleSy. تم بناء هذا النموذج على أساس: y برنامج حقيقي تم تحميله في الوحدة الإلكترونية ESD-VTG؛ y أنظمة المعادلات التفاضلية لنمذجة تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار قفص السنجاب؛ y مبادئ تشغيل TRN لحمل ثلاثي الطور بدون محطة صفرية ؛ y القدرة على إنشاء تحكم "افتراضي" عبر واجهة تسلسلية. باستخدام جهاز المحاكاة المقترح، يتمتع المستخدم بفرصة محاكاة تشغيل إلكترونيات صمام الإغلاق (مع الأخذ في الاعتبار مخطط الحمل، وحالة الشبكة الكهربائية، والوصلات التي تم إجراؤها بالواجهة وأجزاء الطاقة الخاصة بالوحدة، وما إلى ذلك) .).

ميزات محرك NA الكهربائي الذكي

تم تصميم محركات الأقراص مع الأخذ في الاعتبار أحدث التطورات في مجال الحماية الذكية لمحرك الأقراص ومكوناته الفردية، بالإضافة إلى تشخيصاتها عن بعد والمحلية. وهي اليوم تمتثل تمامًا لجميع المتطلبات الحديثة لهذه المعدات من معظم قطاعات الاقتصاد الوطني.

يتم تصنيع جزء الطاقة من المحرك الكهربائي على أساس المحرك الكهربائي NA. يتم توفير وظائف ذكية إضافية في الكتلة الذكية، والتي يتم توصيلها بمحرك الأقراص ككتلة وظيفية منفصلة.

أ. قراءات وضع القيادة:

جهاز التحكم عن بعد - التحكم عن بعد في محرك الأقراص
محلي - التحكم في محرك الأقراص المحلي
إيقاف - توقف القيادة
تلقائي - وضع المسح التلقائي للمحرك (اختياري في وحدة التحكم PCU - محدد موضع القيادة)
ضبط - ضبط معلمات محرك الأقراص

ب. مؤشرات حالة محرك الأقراص:

مفتوح - محرك الأقراص مفتوح بالكامل
مغلق - المشغل مغلق تمامًا
تشغيل - محرك الأقراص في حالة حركة
خطأ - خطأ في محرك الأقراص

مع. مؤشرات وضع التشغيل لمحرك الأقراص 0 - 100%

د. رقم خطأ محرك الأقراص

وظائف محرك الأقراص الذكية

تشخيص دوران المرحلة الصحيح والقضاء على عدم تطابقها؛
التحكم في اتجاه حركة محرك الأقراص دون رمي أسلاك التثبيت؛
إمكانية ضبط أوضاع تشغيل محرك الأقراص - الهز والإمساك؛
تحديد اتجاه حركة محرك الأقراص في حالة فقدان إشارة التحكم؛
اختيار طريقة إيقاف القيادة عند الوصول إلى الوضع النهائي - عند الوصول إلى الوضع النهائي أو عند تجاوز عزم الدوران؛
التحقق من وقت تشغيل محرك الأقراص وفقًا لمورد "الفتح والإغلاق"؛
التحقق من حالة مقياس الجهد.
وضع المعايرة التلقائية لسكتة دماغية؛
اختيار الإشارات الصادرة من الأنواع المعروضة أو تحديد القيم الخاصة بك؛
تركيب وضبط "المناطق الميتة" لسكتة القيادة - الحماية ضد "تأثير المطرقة"؛
تحديد وضبط وقت اجتياز "المنطقة الميتة" - تأجيل بعض الإشارات لهذا الوقت؛
توفير إشارة حول موضع محرك الأقراص بعد معالجة إشارة "الخطأ"؛
تحديد وضبط نقاط البداية والنهاية للإشارة التناظرية؛

خيارات الوحدة الذكية المتوفرة في القائمة (عند استخدام PMU)

	وضع التشغيل والإيقاف	CPT (المستشعر الحالي)	وحدة تنسيق المشروع (جهاز تحديد المواقع)
فحص PH (فحص المرحلة)
مباشر (اتجاه الحركة)
بوصة/عقد
Esd dir (الحركة في حالة غياب إشارة التحكم)
فحص TQ (طريقة التوقف عند الوصول إلى المواقف المتطرفة)
دورة (تحقق من عدد الدورات)
فحص PIU (فحص مقياس الجهد)
المسح التلقائي (وضع المعايرة التلقائية)
sel الإدخال (ضبط إشارات الإخراج)
مجموعة الإدخال (ضبط الإشارات الصادرة خارج القائمة)
النطاق الميت (إعداد المنطقة الميتة)
تأخير الوقت (ضبط وقت تأخير الإشارة)
الإدخال F/A (يوفر إشارة حول موضع المشغل بعد إشارة الخطأ)
مجموعة Cl out (ضبط الإشارة الصادرة على "0")
مجموعة Op out (ضبط "100" للإشارة الصادرة)

تصميم التوصيلات الكهربائية، المنفصلة في وحدة منفصلة، مع مخططات التوصيل الكهربائي المثبتة في المصنع، لا يسمح للرطوبة الجوية والغبار بالدخول إلى داخل محرك الأقراص. هذا يزيد دورة الحياةمحرك الأقراص وتشغيل كل مكون من مكوناته طوال فترة خدمة محرك الأقراص بالكامل.

مخطط كهربائي للكتلة الطرفية

	وصف

جهد الإمداد U، V، W	الجهد 3 مراحل 380 فولت 50 هرتز.



محطات الإدخال	جهاز التحكم عن بعد - مغلق
	جهاز التحكم عن بعد - مفتوح
	جهاز التحكم عن بعد - توقف
	جهاز التحكم عن بعد-ESD
	جهاز التحكم عن بعد - تلقائي
	جهاز التحكم عن بعد AC COM
	جهاز التحكم عن بعد دي سي كوم
	الإدخال عن بعد 4-20 مللي أمبير (+)
	الإدخال عن بعد 2-20 مللي أمبير (-)
محطات الإخراج	الجهد المتكامل 24VDC (+)
	الجهد المتكامل 24VDC(-)
	مراقب كوم	الأعلى. على سبيل المثال. 250 فولت تيار متردد 5 أمبير
	تشغيل/إيقاف تشغيل الشاشة
	المراقبة عن بعد
	عيب كوم	الأعلى. على سبيل المثال. 250 فولت تيار متردد 5 أمبير


	السكتة الدماغية العمل من COM	الأعلى. على سبيل المثال. 250 فولت تيار متردد 5 أمبير
	السكتة الدماغية العمل إلى مغلقة
	تقدم العمل لفتح
	الإغلاق الكامل للكوم	الأعلى. على سبيل المثال. 250 فولت تيار متردد 5 أمبير
	إغلاق كامل NC
	الإغلاق الكامل رقم
	الافتتاح الكامل للCOM	الأعلى. على سبيل المثال. 250 فولت تيار متردد 5 أمبير
	افتتاح كامل NC
	الافتتاح الكامل NO
	الإخراج عن بعد 4-20 مللي أمبير (+)
	مخرج عن بعد 4-20 مللي أمبير (-)

مخططات التوصيل الكهربائي

NA 301 (نوع التشغيل والإيقاف)
NA 302 (نوع CPT)
NA 303 (نوع وحدة تنسيق المشروع)

يعمل بروتوكول Profibus عالي السرعة عبر منفذ RS485 عبر سلكين مخطط كهربائي. يمكن توصيل ما يصل إلى 126 محرك أقراص عبر شبكة باستخدام مكرر مناسب. في حالة عدم وجود مكرر (مكرر)، يمكن توصيل 32 جهازًا فقط.