System elektronicznego sterowania skalarnego silników indukcyjnych w oparciu o mikrokontroler STM32F103

• Autorzy: Bogdan P. , Binkowski T.

Identyfikatory

DOI

10.7862/re.2013.3

Warianty tytułu

EN

Electronic control system of induction motors based on microcontroller STM32F103

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono projekt elektronicznego układu sterowania skalarnego trójfazowym silnikiem indukcyjnym. Układ sterowania opiera się o 32 bitowy mikrokontroler STM32F103 z rdzeniem Cortex-M3. Na podstawie zaprojektowanego układu sterowania wykonano badania laboratoryjne. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych przedstawiono wpływ zmiany częstotliwości przebiegu wyjściowego układu sterowania na pracę silnika. Jako nadrzędny układ regulacji silnika indukcyjnego przyjęta została metoda sterowania skalarnego. Metoda ta ma za zadanie utrzymywanie stałości wartości ilorazu napięcia i częstotliwości. Charakterystyka ta została zmodyfikowana poprzez wprowadzenie korekty uwzględniającej różnice spadków składowych napięcia na uzwojeniach silnika wynikające z różnej częstotliwości przebiegów zasilających. Sterowanie to objęte zostało sprzężeniami zwrotnymi realizującymi dwupoziomową regulację parametrów silnika. Nadrzędny stopień kontrolował prędkość obrotową, podrzędny wartość prądu. Proces regulacji silnika indukcyjnego wymaga znajomości bieżących wartości prądu i prędkości. Wartość prądu mierzona była fizycznie jako prąd obwodu pośredniczącego. W oparciu o tę wartość obliczane były wartości prądów faz odbiornika. Wymagało to znajomości stanu falownika. Prędkość obrotowa podawana na układ regulacji była aproksymowana poprzez zastosowanie wewnętrznej pętli sprzężenia zwrotnego. Rozwiązanie to pozwala na stosowanie opracowanego systemu przede wszystkim w układach napędowych elektronarzędzi lub sprzętu AGD. Obniża koszt całego napędu oraz umożliwia stosowanie go w aplikacjach o ograniczonej przestrzeni montażowej. Założenia procesu sterowania i regulacji ujęto w postaci kodu programu uruchamianego na mikrokontrolerze STM32F103. Wykonany model laboratoryjny falownika i układu sterującego pozwolił przeanalizować przyjętą koncepcję sterowania. Wykonano podstawowe badania laboratoryjne polegające na określeniu zależności prędkości obrotowej w funkcji częstotliwości przebiegów zasilających. Wykonano także testy umożliwiające wykreślenie zależności wartości skutecznych napięć i prądów od częstotliwości dla przyjętego rozwiązania napędu.

EN

The article describes the design of electronic control system of three-phase induction motor. The control system is based on the 32-bit microcontroller STM32F103 Cortex-M3 core. On the basis of the designed control system laboratory testing was performed. It shows the impact of changes of the frequency of the output waveform control system for the engine operation as a results of laboratory tests. The scalar method of the induction motor control was adopted as a main control system. This method has the task of maintaining the stability of the value of the quotient voltage and frequency. This characterization has been modified by the introduction of adjustments taking into account differences in component inheritance voltage rheostat resulting from the varying frequency of supply. It has been covered by the two-level control feedback in order to control of engine parameters. The main level controls the rotational speed, the slave level controls a current value. The process of adjusting induction motor requires knowledge of current values and current speed. The value of the measured current was physically as a direct current circuit. Based on this value the value of the phase currents were calculated. This required knowledge of the status of the inverter. The speed given on the adjustment system was approximated by applying an internal feedback loop. This solution allows you to use system developed primarily in the propulsion power tools or kitchen appliances. It reduces the cost of the entire drive and allows you to use it in applications with limited space. Establishment of process control and regulation is entered in the form of program code that is running on the microcontroller STM32F103. The laboratory control system and inverter model allowed to analyze the adopted concept of control.

Słowa kluczowe

PL

falownik; sterowanie skalarne; mikrokontroler

EN

inverter; scalar control; microcontroller

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 33 [289]
• Strony: 41--51
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bogdan P.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

autor

Binkowski T.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Energoelektroniki i Elektroenergetyki, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Nowak M., Barlik R.: Poradnik inżyniera energoelektronika, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
• [2] Binkowski T.: Nadmodulacja w falowniku napięcia sterowanym układem z modulatorami szerokości i fazy impulsu, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 247 Elektrotechnika z.30, 2007.
• [3] Binkowski T.: Modulatory w układach sterowania trójgałęziowego falownika napięcia, Przegląd Elektrotechniczny, luty 2007.
• [4] Piróg S.: Energoelektronika – układy o komutacji sieciowej i o komutacji twardej, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2006.
• [5] Paprocki K.: Mikrokontrolery STM32 w praktyce, BTC, Legionowo 2011.
• [6] Galewski M.: STM32. Aplikacje i ćwiczenia w języku C, BTC, Legionowo 2011.