Napędy i przekształtniki energoodzczędne oraz specjalne

Napędy i przekształtniki energoodzczędne oraz specjalne

Tematyką tą zespół zajmuje się w trzech grupach zagadnień:
  1. konstrukcja i sterowanie napędów przekształtnikowych zużywających mniej energii niż napędy standardowe lub budowa układów służących do wytwarzania i przetwarzania energii elektrycznej,
  2. konstrukcja przekształtników statycznych i ich sterowanie celem zmniejszenia wewnętrznych strat energii,
  3. prace badawcze dotyczące praktycznego zastosowania przekształtników macierzowych.

Prowadzono szereg prac dotyczących wszystkich typów maszyn elektrycznych pracujących w układach napędowych. Początkowo prace były związane z silnikami szeregowymi prądu stałego w napędach trakcyjnych [2, 4, 5]. Zajmowano się również silnikami bezszczotkowymi prądu stałego w takich napędach [7]. Analizowano straty w napędzie z silnikiem indukcyjnym sterowanym skalarnie [10] oraz sterowaniem generatora synchronicznego z przekształtnikiem stojana [11]. Opracowano układ dwuetapowego, energooszczędnego rozruchu silnika indukcyjnego klatkowego sterowanego za pomocą urządzenia przekształtnikowego zbudowanego z wykorzystaniem tyrystorów SCR [14, 15, 16, 17]. Pierwszy etap rozruchu przebiega poprzez regulację napięcia i częstotliwości, a etap drugi poprzez regulację jedynie wartości skutecznej napięcia zasilającego przy stałej częstotliwości. Praca zakończyła się doktoratem [18]. Energooszczędność powiązaną z eliminacją wyższych harmonicznych w napędach trakcyjnych prądu przemiennego przedstawiono m. in. w pracy [19].

Do tematyki dotyczącej energooszczędności w napędach elektrycznych i w układach przekształtnikowych należą badania związane z łagodnym przełączaniem sterowanych elementów energoelektronicznych [12, 13]. Wspomaganie przełączania przyczynia się do zmniejszenia strat w elementach półprzewodnikowych, co ma istotne znaczenie w układach przekształtnikowych o mocach od kilkudziesięciu kW wzwyż. Opracowano dwa układy wspomagające przełączanie tranzystorów w układach regulacji impulsowej napięcia stałego, a obecnie trwają prace dotyczące wspomagania przełączania tranzystorów w wielofazowych falownikach napięcia.

Przekształtniki macierzowe mogą znaleźć zastosowanie w napędach elektrycznych oraz w systemach elektroenergetycznych. Są to przekształtniki nietypowe z punktu widzenia praktyki, wymagające dalszych badań związanych ze sterowaniem i konstrukcją zabezpieczającą przed zwarciami międzyfazowymi po stronie zasilania i koniecznością utrzymania ciągłości prądu odbiorników o charakterze indukcyjnym [6, 8, 9].


Ważniejsze publikacje
  1. Drozdowski P., Mazgaj W.: Straty mocy w przerywaczach tyrystorowych prądu stałego. Przegląd Elektrotech. 1988 nr 10, ss. 300-303.
  2. Drozdowski P.: Układ zastępczy uzwojenia wzbudzenia maszyny prądu stałego z uwzględnieniem prądów wirowych. Przegląd Elektrotech. 1990 nr 3, ss. 61-64.
  3. Drozdowski P., Mazgaj W.: An IGBT chopper for motoring and braking of dc motors. Proc. Int. Conf. on Electrical Drives and Power Electronics ED&PE'92, Kosice (CSFR) 1992, vol.2, pp. 311-314.
  4. Drozdowski P., Mazgaj W.: Sterowanie impulsowe silnika szeregowego prądu stałego z wykorzystaniem tranzystorów IGBT. Mat. konf. "Badania Modelowe i Symulacyjne w Trakcji Elektrycznej". Warszawa 1993, ss. 71-82.
  5. Drozdowski P., Mazgaj W., Mikulik J.: The pulse control of the series motor with IGBT's. Proc. of EPE Chapter Symposium on Electric Drive Design and Applications. Nancy (France), 4-6 June 1996, pp. 103-107.
  6. Drozdowski P., Watler M. O.: The design of a matrix converter. Proc. of EPE Chapter Symposium on Electric Drive Design and Applications. Nancy (France), 4-6 June 1996, pp. 303-308.
  7. Drozdowski P.: Control properties of the PM brushless DC motor with rectangular and stepwise currents. Proc. of 3rd Int. Conf. Drives and Supply Systems for Modern Electric Traction. Poland Warsaw 1997, pp. 98-103.
  8. Drozdowski P.: The control philosophy of matrix converters designed for AC drives. Proc. of 3rd Int. Conf. "Electromototion'99". Patras (Greece) 1999. Paper D-21, Vol. 1, pp. 549-554.
  9. Drozdowski P.: Field oriented control of the Induction Motor Fed by a 3x3 Matrix Converter. CD-ROM Proc. of 8th European Conf. on Power Electronics and Applications EPE'99, Lausanne (Switzerland) 1999.
  10. Drozdowski P., Petryna J., Szular Zb.: Szacowanie bilansu mocy napędu falownikowego z silnikiem indukcyjnym, konf. XXXVI Międzynarodowe Sympozjum Maszyn Elektrycznych SME 2000 – Szklarska Poręba, 2000, Diagnostyka maszyn elektrycznych, ss. 117-125,.
  11. Drozdowski P., Szular Zb.: Sterowanie napięcia wyjściowego generatora synchronicznego wzbudzanego magnesami trwałymi za pomocą układu przekształtnikowego, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Elektryka z. 177, ss. 203-209.
  12. Drozdowski P., Mazgaj W., Szular Z.: Rezonansowy przekształtnik DC/DC o strukturze symetrycznej, Przegląd Elektrotechniczny 2003/5, ss. 342-347.
  13. Drozdowski P., Mazgaj W., Szular Z.: Rezonansowy przekształtnik DC/DC z nasycającym się dławikiem, Przegląd Elektrotechniczny 2004/7-8, ss. 782-786.
  14. Szular Z.: Dwuetapowy rozruch silnika indukcyjnego klatkowego z zastosowaniem układu tyrystorowego. Czasopismo techniczne „Elektrotechnika” ISSN 0011-4561, nr 5E/2005. Kraków 2005, ss. 77-86.
  15. Drozdowski P., Szular Zb.: Energy Efficient Two Stage Starting of Cage Induction Motors, KOMEL’2005, 19-21 październik, Podlesice 2005 Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 73/2005 ss. 119-123,.
  16. Drozdowski P., Szular Zb.: Energooszczędny dwuetapowy rozruch silników indukcyjnych klatkowych. Napędy i sterowanie, Nr 10 10/2006, ss. 44-48.
  17. Drozdowski P., Mazgaj W., Szular Z.: Patent: Sposób rozruchu trójfazowego indukcyjnego silnika klatkowego. Politechnika Krakowska. Udzielony w 2008, nr P-371071.
  18. Szular Z.: Koncepcje przekształtników tyrystorowych o zmiennej topologii połączeń w aspekcie zastosowania do rozruchu silników indukcyjnych klatkowych. Politechnika Krakowska 20.04.2011, promotor: Piotr Drozdowski.
  19. Drozdowski P., Jeleń M.: Sterowanie napędu trakcyjnego z filtrem wyjściowym falownika napięcia. Czasopismo techniczne, Elektrotechnika, 1-E/2011, zeszyt 13. Wyd. PK. 2011, ss. 67-78.