ELECTRIC DRIVE SYSTEM EQUIPPED WITH STATIC FREQUENCY CONVERTER CONTROLLED WITH COMPACTRIO 9074

Transcription

1 ELECTRIC DRIVE SYSTEM EQUIPPED WITH STATIC FREQUENCY CONVERTER CONTROLLED WITH COMPACTRIO 9074 LIVINTI PETRU 1 1 Uiversité Vasile Alecsadri du Bacău, Calea Mărăşeşti 156,Bacău, Roumaie Abstract: I this article, we preseted a electric drive system with the static frequecy coverter cotrolled data acquisitio ad cotrol board CompactRIO 9074 produced by Natioal Istrumets USA. To adjust the real-time speed three-phase asychroous motor with squirrel-cage was developed a experimetal stad i the laboratory of electrical machies. To implemet the speed cotrol algorithm of the three-phase asychroous motor was developed a program i the programmig eviromet LabVIEW Key-words: Static frequecy coverter, three-phase asychroous motor 1. INTRODUCTION Das les systèmes d'etraîemet électrique de puissace petite et moyee avec des moteurs asychroes (MA) à vitesse réglable est utilisé comme la source d'alimetatio le covertisseur statique de fréquece. U covertisseur statique de fréquece (CSF) trasforme l éergie électrique du réseau triphasé de tesio et de fréquece fixe das ue l éergie de courat alteratif de tesio et fréquece variable, [1 3]. Les moteurs asychroes triphasés avec à cage d'écureuil utilisés das les systèmes d'etraîemet électrique à vitesse réglable ot les suivates avatages: robustesse, faible poids, de petite taille, faible iertie, facile d'etretie, etc. L esemble covertisseur statique de fréquece - moteur asychroe triphasé avec à cage d'écureuil assuré d'accord etre les caractéristiques mécaiques du moteur et les caractéristiques mécaiques de machie de travail. Das cet article o présete le système d'etraîemet électrique réalisé avec moteur asychroe triphasé avec rotor à cage alimeté par u covertisseur statique de fréquece commadé avec la plaque d'acquisitio de doées CompactRIO Das l'eviroemet de programmatio LabVIEW 2013 a été développé u programme pour implémetatio d'ue l'algorithme de commade de vitesse des moteurs asychroes triphasés alimetés par des covertisseurs statiques de fréquece, [4]. L'utilisatio de la plaque d'acquisitio de doées et de cotrôle Compact RIO 9074 permet l'amélioratio des performaces des systèmes d'etraiemet électrique réalisé avec les moteurs triphasés alimetés par des covertisseurs statiques de fréquece. 2. STRUCTURE DE SYSTEME D'ENTRAINEMENT ELECTRIQUE Schéma de pricipe du système d'etraîemet électrique commade e boucle fermée est présetée das la Fig. 1. Ue photographie du stad expérimetale realise das le laboratoire de machies électriques au sei de l'uiversité " Vasile Alecsadri " de Bacau est motré das la figure. 2. Les composats du système d'etraîemet électrique sot: a) moteur asychroe triphase a cage d'écureuil de type ASI 100L 28-6 avec les suivates caractéristiques: puissace omiale P 1. 5 KW; tesio omiale U 380 V.c.a.; courat omial I 4, 22 A; vitesse omiale 930 rpm; facteur de puissace cos 0, 72 ; redemet 75% ; 2 momet d'iertie J i kg m ; b) covertisseur statique de fréquece de type AC DRIVE 1336 PLUS produit par Alle- Bradley d États-Uis avec les suivates caractéristiques: tesio = 380 V.c.a.; puissace Correspodig author pliviti@ub.ro 70

2 omiale V.c.c.; courat de sortie maximal: 6 A; commuicatio série RS 232; iterface programmable. Covertisseur statique de fréquece est coçu avec des trasistors de puissace. La commade des trasistors est faite par u algorithme de PWM; c) tachymétrique de type TG 1 avec la tesio de sortie 0 60 V.c.c. pour vitesse comprise etre rpm, [5]; d) La plaques CompactRio 9074 se compose du module de CPU 9074, le module aalogique / umérique des etrées NI 9215 et le module umérique / aalogique des sorties NI Pour otre applicatio se utilise le caal d etrée AIO de module NI 9215 et le caal de sortie AO0 de module NI 9463; e) ordiateur portable avec les suivates caractéristiques: Processeur Itel (R) Core (TM) i M, 2,5 GHz, mémoire RAM de 6 Gb, système d'exploitatio 32 bits; f) géérateur de courat cotiu avec excitatio séparée avec les suivates caractéristiques: tesio omiale U 110 V.c.c., puissace omiale; P KW; fréquece tesio de sortie 0 Hz; le sigal de référece 4 ma ou P 1 KW; g) résistace de charge R=20 ; puissace omiale P 600 W A 220 V.c.a. K CSF M.A.S. G Tg V R s Ordiateur PC + CompactRIO Référece de vitesse Régulateur de vitesse CNA CAN Diviseur + filtre Fig. 1 Schéma bloc du système d'etraîemet électrique b e a f c g d Figure 2. Stad expérimetale 71

3 3. FONCTIONNEMENT DU SYSTEME D'ENTRAINEMENT ELECTRIQUE COMMANDÉ AVEC COMPACTRIO 9074 Le covertisseur statique de fréquece est alimeté du réseau triphasé de courat alteratif au moye d'u système de protectio au court-circuit et le surcharge et d'u commutateur à 2 positios (O-Off) commade mauelle. Le moteur asychroe triphasé avec le rotor à cage d'écureuil est alimeté par le covertisseur statique de fréquece. Pour charger du moteur asychroe triphasé est couplé à so arbre u géérateur de courat cotiu avec excitatio séparée. Aux bores du géérateur DC va coecter ue résistace de charge. O l'arbre du géérateur DC est couple le tachymétrique DC. Le sigal de référece das la gamme (0-5) Vcc est iséré par le potetiomètre du paeau frotal du programme réalise e LabVIEW. Le sigal de réactio das la gamme (0-5) Vcc pour la boucle fermée de cotrôle de la vitesse du moteur asychroe triphasé est obteu de la tachymétrique DC par u diviseur résistif et u filtre RC passe-bas. L'algorithme de cotrôle de vitesse du moteur asychroe triphasé avec le rotor a cage d'écureuil est de type proportioel-itégrative (PI). Pour la détermiatio des paramètres de régulateur de vitesse a été utilisé le critère de la symétrie. A partir de [4] ot été obteus les suivates valeurs: facteur d'amplificatio kr = 1.1, et la costate d'itégratio Ti = 0,007 mi. Pour la sythèse du régulateur de vitesse ot été imposées les suivates performaces pour le système de cotrôle automatique: erreur statioaire 0. 2 %, et override s = 4,3%. s 4. DETERMINATIONS EXPERIMENTALE Pour régler la vitesse du moteur asychroe triphasé avec le rotor à cage d'écureuil e temps réel à partir de structure du système d'etraîemet électrique a été faite iterface graphique das l'eviroemet de programmatio LabVIEW 2013 dot le schéma syoptique est représeté sur la figure 3. Le paeau frotal de l'iterface graphique pour cotrôle e temps réel la vitesse du moteur asychroe triphasé d'etraîemet est illustrée das la figure 4. Pour l'acquisitio du sigal de mesurer de la vitesse du moteur asychroe triphasé fouri par le tachymétrique TG1 a été utilisé l'etrée aalogique-umérique ai0 du module NI 9215 de la plaque d'acquisitio de doées CompactRIO Pour la trasmissio du sigal à partir de la sortie du régulateur de vitesse au covertisseur statique de fréquece a été utilisé la sortie umérique-aalogique ao0 du module NI 9263 de la plaque d'acquisitio de doées CompactRIO Fig. 3 Le diagramme bloc du programme réalise das LabVIEW 2013 Le paeau frotal du programme réalise e LabVIEW 2013 pour cotrôle e temps réel de la vitesse du moteur asychroe triphasé est motré das la figure 4 72

4 Figura 4. Le paeau frotal Tesio de référece appliquée le covertisseur statique de fréquece est chagemet mauel au moye de potetiomètre "Référece" sur le paeau frotal du programme LabVIEW das la figure 4. Après l'exécutio du programme ot été obteus des variatios das la taille de la commade et la taille de la réactio au foctioemet à vide du moteur asychroe triphasé pour trois values différete de la tesio de référece. Figure 5 La variatio de la taille de commade pour les trois values de la taille de référece La variatio de la taille de réactio pour les values différetes de la taille de référece est représeté das la Figure. 6 73

5 Figure 6. La variatio de la taille de réactio pour les trois values de la taille de référece Fig. 7 Les variatios de la taille de sortie pour la tesio de référece égale à 3,5 V.c.c. Est observé les perturbatios produites par tachymétrique grâce aux lames des collecteur - brosses. Les variatios de la taille de sortie au couplage de la résistace de charge aux bores des géérateur de courat cotiu pour deux values différetes de la taille de référece sot présetés das les figures 7 et 8. Pour la caractéristique de la figure. 7 la value de la tesio de référece est de 3,5 V et pour la caractéristique de la figure. 8 la value de la tesio de référece est de 4,5 V. À partir d'aalyse les graphiques des figures 5 et 6, est observé que le système de cotrôle de vitesse réalise les performaces requises par le thème de la coceptio. À partir d'aalyse les graphiques des figures 7 et 8, est observé que les perturbatios provoquées par le couplage de la résistace de charge aux bores du géérateur à courat cotiu sot isigifiates. 5. CONCLUSIONS Das cet article, ous avos préseté u système d'etraîemet électrique avec covertisseur statique de fréquece commadé d'ue plaque d'acquisitio de doées et commade CompactRIO 9074 produit par Natioal Istrumets USA. Pour régler la vitesse e temps réel du moteur asychroe triphasé avec le rotor à 74

6 cage d'écureuil de la structure du système d'etraîemet électrique a été développé u stad expérimetal das le laboratoire de Machies électriques das l'uiversité "Vasile Alecsadri" de Bacau. Le moteur asychroe triphasé est alimeté à partir de covertisseur statique de fréquece produite par Alle-Bradley USA. Pour mettre e œuvre l'algorithme de cotrôle de la vitesse du moteur asychroe triphasé a été élaboré u programme das l'eviroemet de programmatio LabVIEW Après l'exécutio du programme ot été détermiés les variatios les tailles de cotrôle et de sortie pour le système de cotrôle de la vitesse de moteur asychroe triphasé pour trois values différete de la taille de référece et les variatios de la taille de sortie au couplage de la résistace de charge aux bores de géérateur de courat cotiu. Fig. 8 Les variatios de la taille de sortie pour la tesio de référece égale à 4,5 V.c.c Après aalyse de ces graphiques a résulté que le système de cotrôle de vitesse du moteur asychroe triphasé réalise les exigeces de performace imposes das la phase de coceptio. L'étude meée das les coditios de laboratoire pour le système de cotrôle de vitesse de moteur asychroe triphasé peut être appliqué à l'aveir pour les systèmes d'etraîemet électriques das la structure des istallatios idustrielles. 7. BIBLIOGRAPHY [1] Matei Emil. Covertizor static de frecveta petru cotrolul turatiei motoarelor asicroe trifazate. Site iteret : [2] Liviţi Petru: Cotrol with Microcotroller a Motor Asychroous Three-Phase Squirrel Cage, Proceedigs of Fracophoe Multidiscipliary Colloquium o Materials, Eviromet ad Electroics- PLUMEE - Volume 4, Number 1 (2014), pages: 42-47, ISSN , ISSN-L [3] Bitoleau Alexadru, Covertoare statice ote de curs, Editura Ifomed, Craiova, 347 pg., 1997 [4] Liviti P. ad Pusca R.: Cotrol of a Electric Drive System i the LabVIEW Programmig [5] Eviromet, 9th Iteratioal Coferece o Remote Egieerig ad Virtual Istrumetatio, (REV 2012), Uiversity of Deusto, Bilbao, Spai, July 4 July 7, 2012, IEEE Catalog Number: CFP1249T-USB, ISBN: ; Nr. pagii: 6 ; Pagia îceput: 377; Pagiă sfârşit: 382; A: 2012 [6] G. Velichi, V. Radut. Actioari cu motoare asicroe de mica putere cu performate ecoomice si sigurata ridicate. [7] G. Puiu, A. Baraboi, M. Adam, S. Ababei, S.E. Popa, The software techics use for the realizatio of the asset maagemet system i the electroeergetical domai, MOCM, 14, vol. 4, Bacau [8] P. G. Puiu, D. Pavel, M. Adam, A. Baraboi, Labview Software for Itegrated Maiteace maagemet system, Le deuxième colloque fracophoe PLUridiscipliaire sur les Matériaux, l Eviroemet et l Electroique (PLUMEE 2011), Limoges, Frace. [9] G. Puiu, D. Pavel, M. Adam, A. Baraboi, Labview Software for Itegrated Maiteace maagemet system, Le deuxième colloque fracophoe PLUridiscipliaire sur les Matériaux, l Eviroemet et l Electroique (PLUMEE 2011), Limoges, Frace. 75