Vítejte na stránkách Katedry elektrických pohonů a trakce (KEI) na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze. Jsme součástí technologie, která pohání společnost.
Naše katedra se zabývá výzkumem v několika klíčových oblastech. Hlavní činnosti zahrnují výzkum polovodičových výkonových měničů a jejich řízení, které nacházejí uplatnění jak v "poháněcích", tak v "nepoháněcích" aplikacích. Dalším důležitým směrem je studium modulačních strategií pro střídače a algoritmů pro optimalizaci a efektivní řízení elektrických pohonů. Výzkumní pracovníci se rovněž zabývají návrhem hardwaru výkonových měničů a programováním jejich řídicích procesorů.
Katedra zajišťuje výuku v bakalářském, magisterském a doktorském studiu. Nejvýznamnější podíl vyučovaných předmětů je ve studijním programu Elektrotechnika, energetika a management. Obsah kurzů zahrnuje elektrické pohony, střídače, automobilové aplikace a elektrická zařízení.
Podílíme se jako řešitelé nebo spoluřešitelé na různých grantech vyhlášených státními organizacemi, jako je Grantová agentura České republiky (GAČR), Technologická agentura České republiky (TAČR), Ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO) atd. Katedra se účastní mnoha průmyslových projektů realizovaných ve spolupráci s technologickými lídry a financovaných mezinárodními agenturami.
Zajímá vás, jak s námi můžete spolupracovat?
Výuka na univerzitě
Katedra poskytuje výuku v bakalářském, magisterském a doktorském studiu. Nejvýznamnější podíl vyučovaných předmětů je ve studijním programu Elektrotechnika, energetika a management. Obsah kurzů zahrnuje elektrické pohony, střídače, automobilové aplikace a elektrická zařízení.
Struktura kurzů
Kurz poskytuje stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony s DC, asynchronními, synchronními a speciálními motory včetně výkonových elektronických měničů. Další témata zahrnují řídicí strategie, jako je skalární, vektorové, přímé, bezsenzorové řízení AC pohonů, strategie pulzní šířkové modulace a různé typy zátěží. Je zaměřen na pochopení fyzikální povahy daného typu pohonu, obecný odvození základních diferenciálních rovnic popisujících přechodové a ustálené stavy a vytvoření odpovídajících matematických modelů analyzovaných systémů vhodných jak pro off-line simulaci, tak pro online-adaptivní dynamické a real-time řízení s využitím moderní mikroprocesorové technologie. Diskutují se také problémy provozních stavů, senzorů a diagnostiky elektrických pohonů.
Cílem kurzu je porozumět základním principům točivých strojů, získat přehled o jejich vlastnostech a možnostech, řídicích metodách, včetně zohlednění vlivu zátěže na pohon. Kurz poskytuje stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony, které se používají jako servopohony, tj. DC, asynchronní, synchronní s permanentními magnety a okrajově speciální motory. Kurz diskutuje topologie výkonových elektronických měničů, včetně základních modulačních strategií a strategií pro řízení servopohonů, jako je vektorové, přímé řízení MTPA s důrazem na dnes nejčastěji používané motory PMSM. Kurz je zaměřen nejen na pochopení fyzikální povahy typu pohonu, ale také na pochopení principů činnosti dalších důležitých komponent, jako jsou senzory, polovodičové měniče a samotné digitální řídicí jednotky.
Klíčové oblasti
- 1. Energetické zdroje, baterie a akumulátory, solární články, palivové články, materiály používané v elektrických pohonech
- 2. DC pohony pro automatizaci - DC - komutátorové se samobuzeným vinutím
- 3. Elektronicky komutované pohony pro automatizaci - EC
- 4. Asynchronní vícefázový kletový motor - ASM
- 5. Univerzální sériový motor - masové použití
- 6. Krokové, reluktanční motory, lineární elektrické pohony v automatizaci - princip a řízení
- 7. Matematický model BLDC motoru
- 8. Kinematika pohonu
- 9. Řízení pohonu
- 10. Řízení pohonu
- 11. Řízení pohonu
- 12. Řízení pohonu
- 13. Řízení pohonu
- 14. 1. Měření na MAXON pohonech - nastavení regulátoru proudu, rychlosti a polohy - digitální řízení
- 2. Měření základních parametrů DC motoru - matematický model Ra, La …….
- 3. Měření rozběhu DC motoru - porovnání reálného měření s modelem v MatLab
- 4. Měření asynchronního motoru - typová zkouška - automatizovaný systém NI - PXI
- 5. Lineární pohon - nastavení trajektorie pohybu, krokový motor - pracovní charakteristiky
- 6. Řízení pohonu pomocí PLC systému - DC motor, AM asynchronní motor
- 7. Reálná aplikace STM32 Nucleo - řízení BLDC servopohonu
- 8. Modelování servomotorů v MATLABU -
- 9. Zadání individuální práce
- 10. individuální práce
- 11. individuální práce
- 12. individuální práce
- 13. individuální práce
- 14. 1. Dr. Urs Kafader - Selection of high-precision microdrives CH-6072 Sachsen / Switzerland 2006 ISBN 3-9520143
- 2. Maxon motor ag - Magnetism - Basics, Forces, Applications CH-6072 Sachsen / Switzerland 2008 ISBN 978-3-9520143-5- 6
- 3. Dr. Otto Stemme, Peter Wolf, - Principles and Properties of Highly Dynamic DC Miniature Motors - Interelectric AG, CH- 6072 Sachsen / Switzerland 1994
- 4. Formulae Handbook, Jan Braun, maxon Academy, Sachseln 2012
- 5. Francis H. ISBN 0-07-051341-4, 1995
- 6. Elektrické stroje - Teoria a príklady - V.Hrabovcová, P.Rafajdus - Žilina 2009 ISBN 978-80-554-0101-0
Základní principy
- 1) Elektrický pohon a jeho komponenty a metodika návrhu akčních členů, senzorů a komunikačních rozhraní v elektrických pohonech.
- 2) Přechodové jevy v elektrickém pohonu, rovnice pohybu, typy zátěží, nelinearity a jejich matematický popis.
- 3) Základní statické a dynamické vlastnosti a požadavky na servopohony pracovních strojů, typy servomechanismů, jednoduchá polohová smyčka. Dynamická pružnost polohové smyčky, kritéria kvality pohonů.
- 4) Základy teorie elektrických strojů, konstrukce, návrh.
- 5) DC stroje, matematický popis, přenosová funkce, DC motor jako servo, čtyřkvadrantový provoz.
- 6) Měniče pro DC servopohony 4Q usměrňovače, DC/DC měniče, přenosová funkce, metody spínacích prvků.
- 7) Přechodové a ustálené stavy asynchronního stroje, matematický popis, metody řízení (skalární, vektorové, přímé).
- 8) Konstrukce a její vliv na parametry synchronních strojů s permanentními magnety, nelinearity, matematický model.
- 9) Řídicí strategie motorů s permanentními magnety (skalární, vektorové, přímé řízení), strategie MTPA.
- 10) Měniče pro napájení AC, strategie PWM modulace, remodulace, obdélníkové řízení, matematické modely.
- 11) Nelinearity polovodičových měničů, vliv na řídicí struktury, spojitý vs. diskrétní měnič a model modulace.
- 12) Moderní řídicí strategie AC pohonů (prediktivní, bezsenzorové).
- 13) Online metody pro určování parametrů AC strojů, vliv přesnosti stanovení parametrů na řídicí strategii.
- 14) Krokové motory a další speciální topologie el.
V rámci výuky se zaměřujeme na moderní trendy v oblasti elektrických pohonů, včetně pokročilých řídicích algoritmů a aplikací v různých průmyslových odvětvích.
Výzkum v Katedře elektrických pohonů a trakce se zaměřuje na několik klíčových oblastí. Hlavní činnosti zahrnují výzkum polovodičových výkonových měničů a jejich řízení, které nacházejí uplatnění jak v "poháněcích", tak v "nepoháněcích" aplikacích. Dalším důležitým směrem je studium modulačních strategií pro střídače a algoritmů pro optimalizaci a efektivní řízení elektrických pohonů. Výzkumní pracovníci se rovněž zabývají návrhem hardwaru výkonových měničů a programováním jejich řídicích procesorů.
Vyučujeme v bakalářském, magisterském a doktorském studiu. Nejdůležitější částí vyučovaných kurzů je studijní program Elektrotechnika, energetika a management. Obsah těchto kurzů zahrnuje elektrické pohony, střídače, automobilové aplikace a elektrická zařízení.
Jsme hrdí na naši účast jako řešitelé nebo spoluřešitelé na různých grantech, které jsou vyhlášeny státními organizacemi, jako je Grantová agentura České republiky (GAČR), Technologická agentura České republiky (TAČR), Ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO) a další. Kromě toho se naše katedra aktivně podílí na mnoha průmyslových projektech, které jsou realizovány ve spolupráci s technologickými lídry a jsou financovány mezinárodními agenturami.
Asynchronní motor (princip + točivé magnetické pole)
Kurz poskytuje stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony s DC, asynchronními, synchronními a speciálními motory, včetně výkonových elektronických měničů. Další témata zahrnují řídicí strategie, jako je skalární, vektorové, přímé, bezsenzorové řízení AC pohonů, strategie pulzní šířkové modulace a různé typy zátěží. Kurz je zaměřen na pochopení fyzikální povahy daného typu pohonu, obecné odvození základních diferenciálních rovnic popisujících přechodové a ustálené stavy a vytvoření odpovídajících matematických modelů analyzovaných systémů, které jsou vhodné jak pro off-line simulaci, tak pro online-adaptivní dynamické a real-time řízení s využitím moderní mikroprocesorové technologie. Diskutují se také problémy provozních stavů, senzorů a diagnostiky elektrických pohonů.
Cílem tohoto kurzu je umožnit studentům porozumět základním principům točivých strojů a získat přehled o jejich vlastnostech a možnostech. Zahrnuje také seznámení se s řídicími metodami, včetně zohlednění vlivu zátěže na pohon. Kurz poskytuje stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony, které se používají jako servopohony, tj. DC, asynchronní, synchronní s permanentními magnety a okrajově speciální motory. Kurz diskutuje topologie výkonových elektronických měničů, včetně základních modulačních strategií a strategií pro řízení servopohonů, jako je vektorové, přímé řízení MTPA s důrazem na dnes nejčastěji používané motory PMSM. Kurz je zaměřen nejen na pochopení fyzikální povahy typu pohonu, ale také na pochopení principů činnosti dalších důležitých komponent, jako jsou senzory, polovodičové měniče a samotné digitální řídicí jednotky.
Klíčové oblasti zahrnují:
- Energetické zdroje, baterie a akumulátory, solární články, palivové články, materiály používané v elektrických pohonech.
- DC pohony pro automatizaci (DC - komutátorové se samobuzeným vinutím).
- Elektronicky komutované pohony pro automatizaci (EC).
- Asynchronní vícefázový kletový motor (ASM).
- Univerzální sériový motor (masové použití).
- Krokové, reluktanční motory, lineární elektrické pohony v automatizaci (princip a řízení).
- Matematický model BLDC motoru.
- Kinematika pohonu.
- Řízení pohonu.
- Měření na MAXON pohonech (nastavení regulátoru proudu, rychlosti a polohy - digitální řízení).
- Měření základních parametrů DC motoru (matematický model Ra, La).
- Měření rozběhu DC motoru (porovnání reálného měření s modelem v MatLab).
- Měření asynchronního motoru (typová zkouška - automatizovaný systém NI - PXI).
- Lineární pohon (nastavení trajektorie pohybu, krokový motor - pracovní charakteristiky).
- Řízení pohonu pomocí PLC systému (DC motor, AM asynchronní motor).
- Reálná aplikace STM32 Nucleo (řízení BLDC servopohonu).
- Modelování servomotorů v MATLABU.
- Zadání individuální práce.
Základní principy a komponenty:
- Elektrický pohon a jeho komponenty, metodika návrhu akčních členů, senzorů a komunikačních rozhraní.
- Přechodové jevy v elektrickém pohonu, rovnice pohybu, typy zátěží, nelinearity a jejich matematický popis.
- Základní statické a dynamické vlastnosti a požadavky na servopohony pracovních strojů, typy servomechanismů, jednoduchá polohová smyčka. Dynamická pružnost polohové smyčky, kritéria kvality pohonů.
- Základy teorie elektrických strojů, konstrukce, návrh.
- DC stroje, matematický popis, přenosová funkce, DC motor jako servo, čtyřkvadrantový provoz.
- Měniče pro DC servopohony (4Q usměrňovače, DC/DC měniče), přenosová funkce, metody spínacích prvků.
- Přechodové a ustálené stavy asynchronního stroje, matematický popis, metody řízení (skalární, vektorové, přímé).
- Konstrukce a její vliv na parametry synchronních strojů s permanentními magnety, nelinearity, matematický model.
- Řídicí strategie motorů s permanentními magnety (skalární, vektorové, přímé řízení), strategie MTPA.
- Měniče pro napájení AC, strategie PWM modulace, remodulace, obdélníkové řízení, matematické modely.
- Nelinearity polovodičových měničů, vliv na řídicí struktury, spojitý vs. diskrétní měnič a model modulace.
- Moderní řídicí strategie AC pohonů (prediktivní, bezsenzorové).
- Online metody pro určování parametrů AC strojů, vliv přesnosti stanovení parametrů na řídicí strategii.
- Krokové motory a další speciální topologie elektrických pohonů.
Naše výuka se zaměřuje na moderní trendy v oblasti elektrických pohonů, včetně pokročilých řídicích algoritmů a jejich aplikací v různých průmyslových odvětvích.