Symulacja w czasie rzeczywistym dwóch falowników w konfiguracji master-follower wykorzystujących szybką synchronizację momentu i prędkości silnika

W artykule autorzy zaprezentowali nowatorskie podejście do testowania układu sterowania i kontroli współbieżnych lub synchronicznych układów napędowych wykorzystujących dwa przemienniki częstotliwości pracujące w konfiguracji master-follower. Układy kontroli przemienników częstotliwości zostały połączone za pomocą ultraszybkiego prototypowego układu komunikacji wykorzystującego złącze światłowodowe. Zaprezentowany testowy układ wykorzystywał „rzeczywiste”, pełnosprawne układy sterowania wybranych przemienników częstotliwości wraz z dwoma prototypowymi świadłowodowymi modułami komunikacji oraz komputerowego symulatora czasu rzeczywistego firmy OPAL-RT Technologies model OP5700. Komputerowy symulator czasu rzeczywistego OP5700 został wykorzystany do zasymulowania dwóch „wirtualnych” zestawów zawierających obwód mocy przemiennika częstotliwości oraz indukcyjnego silnika prądu przemiennego, każdy. Dodatkowo, w modelu komputerowym zaimplemenotwano uproszczony model sprzęgu mechaniczego pomiędzy wirnikami silników indukcyjnych, który w zależności od aplikacji mógł być łatwo modyfikowany. Całość pozwoliła skrócić znacząco czas potrzebny na weryfikację poprawności zaimplementowej metody sterowania i kontroli testowanego układu oraz na eliminowanie budowy kosztownych układów testowych, które w przypadku urządzeń dużych mocy, mogą być znaczne. W artykule zobrazowano konstrukcję całego układu testowego, omówiono przyjętą metodę połączenia części rzeczywistej z wirtualną oraz przedstawiono przykładowe aplikacje zestawu napędowego, na których bazowały modele komputerowe zaimplementowane w symulatorze czasu rzeczywistego OP5700. Na koniec przedstawiono i omówiono wybrane wyniki uzyskane podczas wykonanych symulacji komputerowych.

Authors in the paper are presenting an innovative approach to testing control circuits of concurrent or synchronous drive systems using two industrial drives working in a master-follower configuration. Drive control circuits were connected through an ultra-fast prototype fiber communication card. In the presented test setup, two “real” fully operational drive control units were used. It included two prototype communication cards and a real time hardware-in-the-loop simulator from OPAL-RT technologies model OP5700. The real time simulator OP5700 was used to simulate two “virtual” drive systems, each containing one drive power circuit and an induction machine. Additionally, the motor mechanical shaft coupling was implemented in the simulated computer model. It could be easily modified depending on simulated application. Proposed test system allowed shortening significantly time required to verify correctness of implemented control method and eliminate the need to build laboratory test systems which can be significant for high power devices. In the paper, the whole construction of the tested setup was described together with interconnection between “real” and “virtual” part of. Moreover, it included the presentation of possible industrial applications on which computer models implemented in OP5700 real time simulator were based. At the end of this paper, selected results from simulation were presented and discussed.