ing Glont Ionut: Dispozitiv de orientare a turbinelor eoliene de mari dimensiuni (4/4)


poza

Recent am avut ocazia sa citesc lucarea de diploma a dlui inginer Glont Aurelian Ionut abolvent 2009 al facultatii de Inginerie “Hermann Oberth” din Sibiu specializarea Calculatoare si Tehnica Informatiei. Am fost placut impresionat de calitatea lucarii. Consider ca si Dv veti aprecia la fel de bine acesta lucare. Am convingerea ca Dl inginer Glont Aurelian Ionut are un potential tehnic foarte bun si va face o cariera stralucita in automatizari industriale

Pentru cei interesati de o colaborare cu Dl inginer Glont Aurelian Ionut atasez  CV-Glont-Aurelian-Ionut si o Scrisoare de intentie Glont Aurelian Ionut 28.07.2009.

Simularea funcţionării dispozitivului

Simularea funcţionarii dispozitivului se face cu Active – HDL Sim din pachetul

Warp5.1. Se parcurg următoarele etape:

  1. Start Programs => Warp5.1 => Active – HDL Sim Se activează programul

Active – HDL Sim

  1. File => New Waveform – Se deschide un nou Waveform (unde este vizualizată

simularea)

  1. File => Open VHDL => …/vhd/turbina.vhd – Se deschide fişierul ce conţine

codul sursă al programului şi care va fi simulate.

  1. Simulation => Initialize – Se iniţializează simularea
  2. Waveform => Add Signals => Name => t => Add

Waveform => Add Signals => Name => g => Add

Waveform => Add Signals => Name => p => Add

Waveform => Add Signals => Name => clk => Add

Waveform => Add Signals => Name => init => Add

Waveform => Add Signals => Name => start => Add

Waveform => Add Signals => Name => k1 => Add

Waveform => Add Signals => Name => k2 => Add

Waveform => Add Signals => Name => m0 => Add

Waveform => Add Signals => Name => m1 => Add

Se definesc semnalele de intrare: t,g, p, clk, init, start, k1, k2 şi semnalele de ieşire: m0 şi m1.

  1. Se configurează semnalele de intrare ca stimuli (generatoare de semnal) în

vederea simulării astfel:

–         selectăm semnalul t. Executăm click–dreapta pe el şi selectăm opţiunea Stimulators. Stimulators type => Value şi în casuţa care va apărea se introduce de la tastatura un numar pe 9 biti ce va fi valoarea lui t. Valoarea în zecimal a numărului introdus nu trebuie să depaşească 360.

–         analog pentru semnalul g

–         selectăm semnalul p. Executăm click–dreapta pe el şi selectăm opţiunea Stimulators. Stimulators type => Clock după care introducem frecvenţa dorită în casuţa Frequency. Important pentru buna funcţionare a programului ca frecvenţa lui p să fie întotdeauna mai mică decât frecvenţa de clock clk a automatului.

–         analog pentru semnalul clk

–         selectăm semnalul init. Executăm click–dreapta pe el şi selectăm opţiunea Stimulators. Stimulators type => Formula => enter formula.  Rubrica enter formula se completează astfel: <value> <time>, <value> <time>,…,<value> <time>. “Value” reprezintă valoarea logică şi poate fi 0 sau 1. “Time” reprezintă momentul de timp în care stimulul îşi schimbă valoarea (unitatea de măsură este picosecunda).

–         analog pentru semnalul start

–         selectăm semnalul k1. Executăm aceleaşi operaţii ca în cazul semnalelor t şi g iar în câmpul unde trebuie introdusă valoarea se tastează un număr pe 9 biţi care în zecimal reprezintă valoarea 180.

–         analog pentru k2 numai că valoarea introdusă în binar va fi 360.

  1. Simulation => Run until => valoarea dorită (în ns).

Se simulează funcţionarea programului stabilind durata de simulare la o valoare       care să permită desfaşurarea tuturor transformărilor din circuit ale semnalelor.

8.  Se analizează semnalele de ieşire m0 şi m1 verificând funcţionarea corectă a programului. La analiza cronogramelor se va ţine cont de timpul de propagare al semnalelor prin circuit.

Pentru a evidenţia funcţionarea corectă a programului o să luăm în considerare cateva situatii ce ar putea rezona cu realitatea. Astfel, vom lua în considerare mai multe valori pentru poziţia iniţială a turbinei şi pentru poziţia giruetei, mai multe valori ale frecvenţei de clock a circuitului şi frecvenţei semnalului de la traductorul de poziţie p, k1 şi k2 vor avea valori fixe de 180 respectiv 360 şi mai multe formule (de tipul <value> <time>, <value> <time>,…,<value> <time>) pentru  semnalele init şi start.

Situaţia 1

Figura 23 - Situatia 1

Figura 23

Valorile semnalelor de intrare:

–         t = 290. În binar t = 100100010

–         g = 310. În binar g = 100110110

–         p – semnal de tip clock cu frecvenţa de 10 Mhz

–         clk – semnal de tip clock cu frecvenţa de 20 Mhz

–         init – 1 0,0 100000

–         start – 0 0,1 125000,0 250000

–         k1 = 180. în binar k1 = 010110100

–         k2 = 360. în binar k2 = 101101000

Turbina va trebui să se mişte în acest caz spre dreapta cu 20 de grade deci m0 va trebui sa aibă valoarea 1 timp de 20 de tacte ale semnalului p iar m1 sa fie 0 pe tot parcursul simulării conform figurii 24.

Figura 24 - Simulare 1

Figura 24. Simulare 1

Situaţia 2

Figura 25 - Situatia 2

Figura 25

Valorile semnalelor de intrare:

–         t = 160. În binar t = 010100000

–         g = 145. În binar g = 010010001

–         p – semnal de tip clock cu frecvenţa de 10 Mhz

–         clk – semnal de tip clock cu frecvenţa de 20 Mhz

–         init – 1 0,0 100000

–         start – 0 0,1 125000,0 250000

–         k1 = 180. în binar k1 = 010110100

–         k2 = 360. în binar k2 = 101101000

Turbina va trebui să se mişte în acest caz spre dreapta cu 15 de grade deci m1 va trebui să aibă valoarea 1 timp de 15 de tacte ale semnalului p iar m1 să fie 0 pe tot parcursul simulării conform figurii 26.

Figura 26 - Simulare 2

Figura 26. Simulare 2

Concluzii

Dispozitivul prezentat în această lucrare este o componentă importantă pentru funcţionarea unei  turbine eoliene de mari dimensiuni. Acesta asigură după cum am vazut exploatarea la maximum a energiei cinetice a vântului asigurând astfel o utilizare cât mai eficienta a turbinei eoliene.

Ca şi rezultate acest dispozitiv prezintă o logică de ieşire ce va constitui intrarea într-un element de execuţie care la rândul său va comanda motorul ce va roti turbina spre direcţia arătată de giruetă. În ce constă această logică de ieşire? Logica de ieşire este după cum am observat anterior o ieşire pe doi biţi (m1,m0) care va furniza elementului de execuţie şi apoi motorului turbinei informaţii cu privire la direcţia de deplasare a turbinei. Astfel dacă la ieşire vom avea “10” turbina se va deplasa la stânga, pentru “10” turbina se va deplasa la dreapta iar pentru “00” turbina nu se va mişca acest fapt însemnând că poziţiile giruetei şi ale turbinei coincid sau nu există o diferenţă foarte mare între ele.

Elementul de execuţie este un convertor electric de putere care acţionează după cum am mai spus asupra motorului ce orientează turbina eoliană şi caracteristile acestuia sunt atât în funcţie de tipul de motor folosit cât şi de puterea acestuia. Ca şi tipuri de motoare pot fi folosite atât motoare de curent continuu cât şi motoare asincrone. Funcţionarea elementului de execuţie şi a motorului nu au făcut obiectul acestei lucrări şi nu s-a insistat asupra lor, însa pot fi luate în considerare ca posibile dezvoltări ulterioare ale acestei lucrări.

Partea cea mai dificilă a acestui proiect a fost nu cum s-ar crede iniţial programarea într-un limbaj de nivel inalt al dispozitivului ci proiectarea lui. Proiectarea constă din conceperea întregului ansamblu care va generea ieşirea dorită în funcţie de valorile de intrare, valori de intrare ce reprezintă valorile în grade ale poziţiei giruetei respectiv a turbinei. Cu alte cuvinte plecând de la cele două valori de intrare a trebuit construit un întreg ansamblu format din blocuri logice care să genereze o ieşire care să acţioneze corect asupra motorului turbinei. Conceptul şi gândirea acestui ansamblu au facut obiectul celei mai dificile părti al acestei lucrări.

Dezvoltări ulterioare ale proiectului ar putea fi proiectarea după cum am menţionat şi mai sus a unui element de execuţie, unitate logică în care intră ieşirea dispozitivului. Proiectarea unui dispozitiv de frânare a turbinei atunci când a ajuns în poziţia dorită poate face obiectul unei alte dezvoltări ale proiectului.

Ca şi performanţe ale cipului folosit pentru implementarea circuitului putem mentţiona următoarele lucruri: din 512 funcţii logice (macrocelule) avute la dispoziţie au fost folosite la compilare numai 106 rezultând un grad de utilizare al cipului de aproximativ 21%; frecvenţa de lucru a cipului este de 17,16 Mhz ceea ce este absolut suficient pentru aplicaţia de faţă.

Ca o ultimă concluzie trebuie precizat faptul că un astfel de ansamblu reprezintă o parte foarte importantă a unei instalaţii de turbine eoliene mai ales pentru cele de dimensiuni mari datorită faptului că realizează automat şi foarte precis deplasarea turbinei pe direcţia vântului cu cea mai mare intenistate. Dacă în cazul turbinelor de dimensiuni mici orientarea se poate face manual în cazul turbinelor foarte mari acest lucru nu este posibil. O astfel de mega turbina poate avea o  înaltime de până la 50 m iar o singură pală poate avea până la 10 m.

Anunțuri

Etichete: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s


%d blogeri au apreciat asta: