Górnośląskie Centrum Obliczeń Naukowych i Inżynierskich

kierownik pracowni:

dr hab. inż. Zbigniew Rymarski, Prof. Pol. Śl.

 

W ramach pracowni zajmowano się problemami dynamiki układów zasilających wpływającymi na dobór układów regulacji falowników, tak aby z normatywnymi obciążeniami spełniały wymagania odpowiednich norm (EN62040, IEEE519) dotyczących zniekształceń napięcia wyjściowego falownika pracującego w systemie UPS, przy statycznych, dynamicznych, liniowych i nieliniowych obciążeniach. Układy podwyższające napięcie stałe na wejściu falownika, takie jak sieci impedancyjne np. typu Z-Source mogą w pewnych przypadkach istotnie zmieniać charakterystyki częstotliwościowe sterowania falownikami, wprowadzając np. dodatkowe częstotliwości rezonansowe do funkcji przejścia. Innym niekorzystnym efektem ich działania może być dodatkowe tłumienie charakterystyki częstotliwościowej spowodowane stanami zwarciowymi. Powstają także dodatkowe zniekształcenia napięcia wyjściowego falownika dla za niskiej wartości pojemności w sieci impedancyjnej, pomimo, że wykorzystane pojemności są wystarczające dla warunku wymuszenia ciągłego przepływu prądu przez dławiki sieci impedancyjnej przy relatywnie niewielkim spadku napięcia na nich. Odrębnym badanym zagadnieniem był wpływ własności materiałów magnetycznych rdzeni stosowanych dławików na własności dynamiczne falownika. Okazuje się, że rdzenie z materiałów z żelaznego proszku mają duże straty i ich własności wpływają na duże zmiany indukcyjności dławików dla stosowanych praktycznie częstotliwości przełączania i dla zmian prądu obciążenia. Znacznie mniejsze straty i zmiany indukcyjności występują dla dławików z rdzeniami z materiałów proszkowych-stopowych. Ostatnim zagadnieniem była analiza kompatybilności elektromagnetycznej falownika w zależności od jego oprogramowania – schematu modulacji PWM. Opracowano także metodę zautomatyzowanego pomiaru charakterystyk funkcji sterowania falowników umożliwiając szybki pomiar ich charakterystyk częstotliwościowych – amplitudowych i fazowych.

 

Wszystkie przedstawione zagadnienia są bardzo istotne dla falowników małej mocy (<3kVA) wykorzystywanych w systemach podtrzymania zasilania układów komputerowych. Opracowanie kompleksowej metody projektowej falowników wraz z ich sterowaniem jest ważnym zagadnieniem dla producentów bezprzerwowych systemów podtrzymania zasilania.

W ramach prowadzonych prac wykorzystano zakupione w ramach projektu GEKONII oprogramowanie Keil μVision MDK-ARM do programowania mikroprocesorów ARM7-LPC2148 i STM32F407 wykorzystywanych do sterowania zarówno falownikami jak i stanowiskiem do badania ich własności dynamicznych.  

 

Przedstawione na fotografiach modele są wykorzystywane przez studentów w ramach Laboratorium Układów Mocy.

 

Pierwszy próbny model do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych funkcji sterowania falownikiem

 

image1

 

Model laboratoryjny do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych funkcji sterowania falownikiem

 

image2

 

Pomiary charakterystyk częstotliwościowych funkcji sterowania falownikiem

 

image3