Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Villamos hajtások szabályozása

    A tantárgy angol neve: Control of Electric Drives

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. november 23.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak BSc

    Fenntartható Villamos Energetika Specializáció

    Villamos gépek és hajtások ágazat, melléktárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIVEAC16 5 2/2/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék dr. Veszprémi Károly,
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Veszprémi Károly, egyetemi tanár, Villamos Energetika Tanszék

    Dr. Szabó Gergely, egyetemi tanársegéd, Villamos Energetika Tanszék
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Villamos gépek, villamos hajtások, szabályozástechnika
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    Szakirany("AVIN22-INNOVTECHBER", _) VAGY

    Szakirany("AVIN22-VILLGEPHAJT", _) VAGY

    Szakirany("AVIN22-SMARTGRID", _) VAGY

    Szakirany("AVINvillgephajt", _) VAGY
    Szakirany("VIABV-SUSTEN", _)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    Ajánlott:
    A tantárgy legkorábban a Villamos gépek és hajtások tárggyal együtt vehető fel.
    7. A tantárgy célkitűzése Általános, valamint különleges célokra alkalmas villamos hajtások modern szabályozási és vezérlési módjainak megismerése, és adott hajtási feladathoz az optimális megoldások kiválasztása és alkalmazása. Ehhez megismerteti a hallgatókat a villamos gépek tranziens alapegyenleteivel, az alkalmazott teljesítményelektronikai eszközökkel, a beavatkozási módszerekkel, a szükséges szabályozástechnikai elvekkel. Részletesen tárgyalja a hajtásspecifikus áram/nyomaték szabályozás megvalósítását skalár (DC) és vektoros (AC) esetekre. A tantárgy nagyobb részben foglalkozik a gyakorlatban is szélesebb körben használt váltakozóáramú gépekkel: a kalickás forgórészű aszinkrongépre és az állandómágneses szinkrongépre tárgyalja a mezőorientált áramvektor szabályozások különféle formáit, koordinátarendszereit, különféle megvalósításait. Foglalkozik röviden a fölérendelt feladatspecifikus fordulatszám és pozíció szabályozásokkal is.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    1.hét:

    Hajtás specifikus és feladat specifikus hajtásszabályozások. Alárendelt szabályozási struktúra. Egyenáramú gépek tranziens egyenletei és hatásvázlatai.

    2-4.hét

    Hálózati kommutációs áramirányítós egyenáramú hajtások hatásvázlata folytonos és szaggatott vezetésre, áramszabályozása 1/4-es, 2/4-es és köráramos, ill. körárammentes 4/4-es üzemre. Adaptív áramszabályozás. Mezőgyengítéses üzem szabályozása.

    4/4-es szaggatós egyenáramú hajtás hiszterézises és ISZM modulátoros áramszabályozása.

    5.hét:

    Háromfázisú szinkron és aszinkron gépek tranziens üzemének Park-vektoros egyenletei természetes és tetszőleges koordináta-rendszerben. Helyettesítő vázlatok fluxusokra és feszültségekre. Park-vektoros nyomaték-egyenletek.

    6-9.hét:

    Kalickás aszinkron gép mezőorientált szabályozásának sajátosságai feszültség- és áramgenerátoros tápláláskor. Dinamikus és energiatakarékos üzem. Közvetlen és közvetett rotorfluxus szabályozás, rotorfluxust és fordulatszámot előállító gépmodellek.

    Feszültséginverteres kalickás aszinkron motoros hajtás mezőorientált hiszterézises és ISZM vezérlős áramvektor szabályozása.

    10-13.hét:

    Állandómágneses szinuszmezős szinkron gépes hajtás normál és mezőgyengítéses üzeme, feszültséginverteres hiszterézises és ISZM modulátoros áramvektor szabályozása.

    14.hét:

    Alárendelt körös fordulatszám szabályozás és alárendelt körös poziciószabályozás. A szabályozók típusának megválasztása és optimális beállítása.

     

    A gyakorlatok részletes tematikája:

    Közös tengelyre történő redukálás, tehetetlenségi nyomaték számítása (1 hét)

    Egyáramú gépek modellezése Matlab Simulink környezetben, fordulatszám szabályozott egyenáramú gép kaszkád szabályozási körének modellezése és hangolása. Egyenáramú szaggató modellezése és vezérlése, diszkrét idejű szabályozási körök implementálása (2 hét)

    Állandómágneses szinkrongépek, aszinkrongépek térvektoros modellezése Matlab Simulink környezetben. Koordináta-transzformációk leképezése (2 hét)

    Háromfázisú, kétszintű feszültség inverterek modellezése Matlab Simulink környezetben. Gépmodellek és teljesítményelektronikai modellek csatolása (2 hét)

    Mezőorientált szabályozási módok modellezésének megvalósítása állandómágneses szinkrongépes hajtásokban, kalickás forgórészű aszinkron gépes hajtásokban. Különbségek összehasonlítása, kiegészítő algoritmusok vizsgálata. A modell paraméterek hatásának vizsgálata (4 hét)

    Szabályozó beállítások vizsgálata. Paraméter-érzékenységi vizsgálatok. Kitekintés egyéb szabályozási módszerekre.  (2 hét)

    Gyakorlati alkalmazások vizsgálata. (1 hét)
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Előadás: hagyományos előadás, számítógépi prezentációk, szimulációk.

    Gyakorlatok: az előadások megfelelő fejezeteihez illeszkedő szimulációs gyakorlatok.

    10. Követelmények

    Szorgalmi időszakban:

    Egy zárthelyi legalább elégséges szintű teljesítése

    Vizsgaidőszakban:

    Írásbeli vizsga.

    A végső jegy kialakításába a zárthelyi eredmény 1/3-os súllyal, az eredményes vizsga zárthelyi eredménye 2/3-os súllyal van figyelembe véve. 

    11. Pótlási lehetőségek A zárthelyi dolgozat pótlására vagy javítására a szorgalmi időszakban egy pótzárthelyi alkalmat biztosítunk.
    12. Konzultációs lehetőségek Egyeztetés szerinti időpontban.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Schmidt I., Veszprémi K.: Hajtásszabályozások, elektronikus jegyzet
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra20
    Felkészülés zárthelyire25
    Házi feladat elkészítése
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása14
    Vizsgafelkészülés36
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Veszprémi Károly, egyetemi tanár, Villamos Energetika Tanszék
    IMSc tematika és módszer


    1)     Külön szorgalmi feladatok meghirdetése a teljes hallgatóságnak.

     Ez a feladat nem számít bele a jegybe, kizárólag IMSc pontok szerezhetők vele, nemcsak a programban résztvevő hallgatók részéről.

    2) A zárthelyiben (akár normál, akár pót) egy extra feladat szerepel IMSc pont szerzése céljából
    IMSc pontozás

    IMSc pontokat a hallgatók a beadott szorgalmi feladatokra és a zárthelyiben szereplő külön (extra) feladat megoldására kaphatnak a következők szerint:

    Általános szabályok:

    ·        A tárgy követelményeinek teljesítése során összesen 25 IMSc pont szerezhető.

    ·        IMSc pont csak akkor szerezhető, ha az érdemjegy jeles.

    ·        Az IMSc pontok nem befolyásolják a jegy értékét.

    ·        Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.

    Az IMSc pontok számítása:

    ·        4 szorgalmi feladat: mindegyike maximum 5 IMSc pont. (max 4x5)

    A zárthelyiben szereplő extra feladat megoldásával 5 IMSc pont szerezhető (max 1x5). Az IMSc pontok nem befolyásolják a zárthelyi értékelését.