Vier kwadrant drives testen

Beste allen,

Ik zou de control loops van een vier kwadrant drive en motor moeten testen: reactietijd, nauwkeurigheid, ... Het gaat over technologie van half jaren '90.

De drive heeft twee control loops; één voor speed en één voor torque. De drive krijgt twee maal analoge signalen (± 10V) binnen als referentie (van een torque cel en een speed encoder) en stuurt hiermee de motor aan afhankelijk of deze snelheids- of koppelgeregeld moet zijn.

Ik was aan het denk elke loop te testen door op de analoge IN een blokgolf aan te leggen met een functie generator en vervolgens een scope te gebruiken om de reactie van de drive te volgen. Het betreft een 180 kW motor en drive.

Hoe controleert men standaard de functionaliteit van zulke drives?
Ga ik op problemen stuiten? Het lijkt mij niet zo'n moeilijke test, maar ik weet niet of dat goed inschat.
Dergelijke praktijk testen zijn nieuw voor mij.. :)

Groeten,
Breugel

[Bericht gewijzigd door Breugel op (14%)]

Gaat het over een AC of een DC motor ?

Allicht moet je de motor testen onder belasting. Dus dan zal je een of andere aandrijving/belasting met de as van de motor moeten verbinden en deze aandrijving belasting vb op een bepaald toerental laten draaien en dan het koppel dat de aandrijving/belasting nodig heeft moeten omdraaien. De aandrijving/belasting gaat dan van rem naar motor omschakelen.

Ik heb wel ooit een proefopstelling gezien voor het dynamisch uittesten van flexible askoppelingen.
De te testen koppeling werd tussen een aandrijfmotor en een rem geplaatst. De rem was los gekoppeld en de koppeling werd op toeren gebracht door de aandrijfmotor. Vervolgens werd de motor uitgeschakeld en de rem ingeschakeld. Door het remkoppel te verhogen of een extra massa traagheid aan de motoras te verbinden kon men het koppel varieren; door de motor in frequentie te regelen kon men de koppeling bij ieder toerental testen.

Een driefase asynchroon AC motor.

Klopt. Aan de motor hangt star verbonden twee grote (diameter 48") rollen en een vliegwiel (dient ook als schijfrem) die de inertie van een voertuig simuleren van 1200 kg. Er hangt dus al een redelijke belasting aan de motor.

Op de rollen kan ik een voertuig plaatsen en de rollen aandrijven of afremmen met dit voertuig, dus dynamisch gedrag kan ik ook simuleren indien nodig.

Ik had gedacht met een blokgolf van een functiegenerator op de analoge IN van de drives afwisselend een positief en negatief koppel/snelheid aanleggen. Is dan met een scope niet te meten hoe de blokgolf ten opzichte van de output staat van de drives? = reactiesnelheid

Qua nauwkeurigheid weet ik het niet zo goed. Ik zou vooral moeten kunnen meten hoe nauwkeurig de gesimuleerde inertie is. Deze moet onder de 1% van full scale liggen. Van snelheid en koppel moet ik hetzelfde weten, maar dat is al iets makkelijker.

Je frequentie sturing heeft ook een ingesteld vertragingstijd en versnellingstijd. Dus je blokgolf zal nooit primeren boven de vertragings en versnellingstijden kunnen.

Is het niet eerder de bedoeling om de frequentie sturing op een vast toerental in te stellen (= SOLL Wert) vervolgens de rollen te vertragen of versnellen met het voertuig (= IST Wert)
Om dan te gaan onderzoeken hoe snel de 180kW motor bijregelt, met andere woorden er voor zorgt dat de rollen terug gaan draaien een de SOLL waarde.

Volgens mij gaat het inderdaad eerder over een soort test zoals jij zegt. Maar ik zou ook van de drives alleen de kwaliteit moeten controleren.
En ik denk vooral dat het probleem is dat mijn technische achtergrond nog onvoldoende is.

Als er interesse is, mijn probleem iets completer geschetst:

Het is de bedoeling dat de elektromotor (als rem of als motor) en de schijfrem de road load (= weerstand van het voertuig op de baan = rolweerstand, inertie en luchtweerstand) gaat simuleren van een welbepaald voertuig.

Deze road load tests zijn standaard tests, waarbij men een bepaald snelheids set point volgt en zo een bepaald traject aflegt. Hier uit volgt dan het verbruik van de wagen (die 5,5 l/100 km en 99,4 g CO2 uitstoot etc.).
Dezelfde teststandaarden vereisen een bepaalde nauwkeurigheid voor de gesimuleerde inertie of road load.

Ik ben momenteel bezig met een redelijk verouderde testbank waarop men een upgrade gaat uitvoeren. Het is nu de bedoeling na te gaan of ook de drives moeten vervangen worden of dat deze nog gebruikt kunnen worden/aan de normen voldoen.

Waarden die ik in manuals etc terugvind zijn:
* Torque response time
* Inertia response time
* Torque loop static precision
* Inertia simulation precision
* Speed signal control loop
* Torque signal control loop
* Speed signal control loop precision
* Torque signal control loop precision

Dit zijn ook de waarden die ik graag zou valideren.

Het helpt mischien als je eens opgeeft welke drives je nu gebruikt.
Er zijn er hier meer die hun eigen bank bouwen.

Als je je email openbaar zet, valt er spontaan ook wel eens info in de brievenbus ;) het zelfde geld voor woonplaats, iemand met veel kennis kan zomaar op de hoek van jou staat leven.

[Bericht gewijzigd door Shiptronic op (20%)]

Breugel, als jullie een vliegwiel hebben om de voertuig-inertie te simuleren, loop jij dan stage bij een bedrijf als NS of zo'n tractie-systeem-leverancier waarvan ik even niet op de naam kan komen? [update: Holec, volgens mij nu overgenomen...]

[Bericht gewijzigd door rew op (11%)]

@Shiptronic, Ok aangepast ;)

Ik ben momenteel een jaar afgestudeerd, maar werk nog maar een drietal maanden in de automotive sector bij een leverancier van auto onderdelen.

De elektrische schema's zijn in het Italiaans, dus het is allemaal wat zoeken. Als ik de schema's correct lees, gaat het over twee inverters in serie: AC - DC en DC - AC. In beide inverters worden IGBT's gebruikt als vermogensturing.

AC-DC en DC-AC, dus waarschijnlijk een drive met een actief front-end. Hiermee kan je energie uit het net opnemen en ook terug leveren.
Kijk eens of er ergens een grote remweerstand op de DC-tussenkring zit normaal gesproken mag die er NIET zijn.

Indien je zou veronderstellen dat de drive een rendement van 100% heeft, kan je het ogenblikkelijk elektrisch vermogen meten dat de drive opneemt en terug levert aan het net.

Deze gegevens ga je vergelijken met het mechanisch vermogen dat het voertuig afgeeft aan de aandrijfrollen.

Door deze gegevens uit te zetten tegen de tijd kan je wellicht het dynamische gedrag bepalen van je drive/aandrijving/belasting.

Vervolgens kan je uit het mechanisch vermogen het koppel halen mits je het toerental van de rollen kent.

Aan anderen om te oordelen over deze manier van aanpak.

Je kan het rendement op 100% stellen, maar ook op iets van 95%. Dan zal je iets beter uitkomen. Verder kan je dus de metingen doen en uit de metingen gaan achterhalen wat je rendement is.

Door bijvoorbeeld plotseling naar torque =0 te gaan, kan je de mechanische verliezen bepalen. Ik heb dat op m'n fiets gedaan. Het duurt 10s om van 6m/s naar 5m/s te zakken. 1/2 m v^2 en je weet hoeveel energie het kost om 10s ongeveer 5.5m/s te fietsen.

Daarmee weet / meet je dus de mechanische vermogen bij diverse snelheden. Meet nu het opgenomen vermogen om de snelheid vast te houden, en je weet het rendement. De hoeveelheid energie voor de rotatie weet je ook, dus als je een "RAMP" naar een hogere snelheid doet, weet je ook hoeveel energie daarin gaat zitten. Dus rendement bij diverse vermogens is ook te bepalen. (Zal van het gevraagde vermogen afhangen!)

Voor het rendement kan je dan de boel verfijnen:
0e orde benadering (die van pamwikkeling: 100% rendement)
1e orde benadering een percentage
2e orde benadering: een percentage plus een "vast" verbruik.
3e orde benadering: nog beter model van de verliezen.

Ok, ik ga met die info alvast aan de slag. Het is redelijk druk op het werk dus ik verwacht niet meteen tijd om de test uit te werken en uitproberen.

Ik hou jullie op de hoogte van de vorderingen!