Výskum

Hlavným predmetom aplikovaného výskumu je oblasť inteligentných striedavých servopohonov – pohonov s asynchrónnym alebo synchrónnym motorom a oblasť paralelných aktívnych filtrov

• On-line diagnostika porúch v ložiskách motorov – umožňuje meniču detegovať poruchu v ložiskách, čo by dovolilo včasné varovanie o zhoršených vlastnostiach stroja a zároveň by odstránilo nutnosť finančne náročných častých pravidelných prehliadok motorov.
• Pozorovateľ  uhlovej rýchlosti  robustných snímačov polohy s nízkym rozlíšením – aplikovaný výskum v tejto oblasti by výrazne zredukoval cenu výsledných servopohonov pri zachovaní vysokej kvality riadenia.
• Polohový systém magnetického ložiska rotora (radiálny, axiálny) – motor vybavený takýmito ložiskami by sa stal prakticky bezúdržbovým a zároveň by sa minimalizovalo suché trenie, ktoré spôsobuje neželané prejavy správania motora pri veľmi malých rýchlostiach.
• Inteligentný energeticky optimálny servopohon s asynchrónnym motorom – práve asynchrónne motory sú najpoužívanejšími motormi v priemysle. Vylepšené algoritmy riadenia spojené s optimalizáciou magnetického toku by dovolili výrazne zredukovať spotrebu elektrickej energie.
• Paralelné aktívne filtre vyšších harmonických – aktívne filtre umožňujú redukovať amplitúdy vyšších harmonických až prakticky na nulovú hodnotu, čo spôsobí sínusový odber prúdu v sieti a zároveň dokážu veľmi účinne potláčať jalový prúd, čo je ďalší neželaný fenomén spojený nielen s motormi ale akoukoľvek inou záťažou kapacitného alebo indukčného typu.

Zariadenia na riadenie striedavých servopohonov sa nazývajú frekvenčné meniče.

Menič frekvencie je zariadenie na otáčkovú reguláciu elektrických motorov s vynikajúcou energetickou optimalizáciou. Keďže motory sa vyskytujú v prakticky v každom odvetví hospodárstva, je celosvetovo neutíchajúci dopyt po kvalitných meničoch frekvencie, ktoré čo najlepšie dokážu pokryť požiadavky na fakticky optimálny regulovaný pohon. Štatistiky ukazujú, že elektrické motory spotrebujú viac než 60 % celkovej spotreby elektrickej energie. Ceny elektrickej energie neustále stúpajú a je reálny predpoklad pre ďalší rast cien. Čas návratnosti investícií vložených do regulácií motorov neustále klesá a tým sa regulácie stále viac presadzujú aj v očiach ekonómov, nielen v očiach technikov a technológov, ktorí v meničoch frekvencie vidia aj technologický a technický prínos. Z týchto dôvodov celosvetovo neustále narastá objem dodávok frekvenčných meničov a neustále sú zvyšované počty regulovaných pohonov.

Nakoľko hardvér a princíp týchto meničov je dobre známy a medzi jednotlivými výrobcami sa líši iba minimálne, najväčší vplyv na úspech má práve riadenie. Algoritmy a štruktúry riadenia sú tie, ktoré určujú celkovú ekonomickú a energetickú hospodárnosť. Určujú aj ostatné prejavy kvality riadenia ako tichosť, plynulosť pri rozbiehaní a dobiehaní a bezpečnosť, čo je nevyhnutnosť pri nasadzovaní servopohonov na aplikácie ako napr. výťahy, pohon elektrických automobilov a podobne.

Súčasný stav poznatkov z riadenia striedavých motorov umožňuje aplikovať tieto pohony na najnáročnejšie aplikácie v technike pohonov. Uplatňuje sa a neustále sa vyvíja vektorové riadenie – otvorený systém ako aj uzavretý systém so spätnou väzbou.

Pomocou prvkov umelej inteligencie (umelých neurónových sietí a fuzzy logiky) je možné podstatne zvýšiť kvalitu obsluhy meničov, poskytnúť kvalitnú identifikáciu a samonastavovanie regulátorov, prostredníctvom virtuálnych senzorov umožniť aplikáciu bezsnímačových štruktúr a vyspelú diagnostiku celého systému.

Vývoj v tejto oblasti v súčasnosti prebieha na celom svete a naše pracovisko sa snaží držať krok. Zámerom našej spoločnosti je získať prostriedky na dotiahnutie výskumu a jednoduchšie zavádzanie do praxe pre zákazníkov, ktorí sú výrobcami alebo sa inak spolupodieľajú na vývoji týchto meničov, alebo iných systémov.

 Paralelné aktívne filtre vyšších harmonických 

Súčasné veľké rozšírenie rôznych zariadení výkonovej elektroniky, ako sú napr. frekvenčné meniče, usmerňovače, ale aj napr. úsporné žiarovky, zapríčinili nárast harmonických rušení  v elektrickej sieti. Výkonová elektronika s riadením tyristorov, IGBT a iných polovodičových spínacích prvkov je bežne používaná na napájanie prístrojov, ako sú meniče frekvencie, obvody pre riadenie výkonu odporových a indukčných pecí,  zdroje jednosmerného napätia pre jednosmerné motory a podobne. Nelineárne záťaže čerpajú vyššie harmonické prúdy zo siete. V 3-fázových sieťach môžu dokonca spôsobiť nerovnováhu a tok veľkých neutrálnych prúdov. 

Hlavné problémy spôsobené vyššími harmonickými prúdmi:

• prehrievanie vodičov, motorov a transformátorov,
• poškodenie citlivých zariadení, zlyhanie ich ochranných a riadiacich funkcií,
• vypínanie ističov, pretavenie poistiek, nesprávna funkcia ochrán,
• zvýšené namáhanie izolácie, jej degradácia a následné predčasné starnutie, skrátenie životnosti elektrických zariadení,
• preťaženie kondenzátorov a ich zlyhanie,
• veľký prúd v neutrálnom vodiči,

Klasické riešenia na potláčanie týchto javov a zvýšenie účinnosti sú pasívne LC filtre, kondenzátory a iné. Tieto riešenia sú vhodnejšie pre trojfázový, vyvážený a statický typ záťaže. No v niektorých prípadoch, kde sa amplitúda a rozsah harmonických môže veľmi meniť, sa toto riešenie stáva neefektívnym.  Paralelný filter umožňuje kompenzáciu harmonických a nesymetrie prúdov siete spôsobené ľubovoľnou nelineárnou záťažou.  Princíp tejto kompenzácie je na obr. 1. Zjednodušene napísané, aktívny filter odoberá zo siete prúdy, ktorých veľkosť je záporná suma vyšších harmonických, čím sú prúdy siete sínusové.

Už v súčasnosti sa v praxi často vyžaduje potláčanie vyšších harmonických a v budúcnosti sa predpokladá aj zmena legislatívy v tejto oblasti, čo spôsobí zvýšený dopyt po aktívnych filtroch.