Doc. Ing. Jiří Skalický, CSc. ELEKTRICKÉ POHONY A VÝKONOVÁ ELEKTRONIKA: SOUČASNÝ STAV, PERSPEKTIVY A VÝUKA

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Faklta elektrotechnik a informatik Ústav výkonové elektrotechnik a elektronik Doc. Ing. Jiří Skalický, CSc. ELEKTRICKÉ POHONY A VÝKONOVÁ ELEKTRONIKA: SOUČASNÝ STAV, PERSPEKTIVY A VÝUKA Inagrační přednáška ke jmenování profesorem Vsoké čení technické v Brně nakladatelství VUTIUM Brno J. Skalický ISBN

2 Obsah Úvod... 5 Vznik moderního obor... 6 Elektrický pohon jako sstém... 7 Elektrické stroje pro pohon... 8 Prvk a měniče výkonové elektronik... 9 Elektrické servopohon Moderní řízení elektrických pohonů Perspektiv pohonů a výkonové elektronik Vlastní přínos rozvoji obor Rozvoj obor stdia Závěr Jiří Skalický se narodil se v r v Brně, kde v r končil vsokoškolské stdim na Elektrotechnické fakltě VUT, obor elektrické stroje a přístroje. V letech 1963 až 1990 pracoval v průmsl, v podnik MEZ Brno, nejprve jako výpočtář elektrických strojů, pak jako projektant elektrických pohonů a nakonec jako vedocí oddělení vývoje elektrických pohonů. V době působení v podnik MEZ Brno se výrazně podílel na zavedení nového výrobního program kompletních elektrických servopohonů pro nmerick řízené obráběcí stroje. V r nastopil na základě konkrz na místo vedocího katedr elektrických pohonů a výkonové elektronik na elektrotechnicko faklt VUT v Brně. Od r do února rok 2000 zastával akademicko fnkci proděkana pro zahraniční stk Faklt elektrotechnik a informatik VUT v Brně. V r obhájil disertační práci na téma "Nmerické řešení nelineárních problémů stejnosměrných pohonů s polovodičovými měniči" a v r habilitoval obhájením práce "Servopohon s elektronick komtovaným motorem". V oblasti pedagogického působení se podílel na zavedení nového stdijního obor mechatronik na Fakltě strojního inženýrství VUT v Brně. V plnlých letech bl řešitelem dvo grantových projektů GAČR, jednoho grant FRVŠ a spolřešitelem několika dalších grantových projektů. 4

3 Úvod Elektrická energie je nejvýznamnější formo energie v sočasné technick vspělé civilizaci. Značná část této eneregie, vráběné v tepelných, vodních a jaderných elektrárnách, je před konečným vžitím přetvářena zařízeními výkonové elektronik. Jako příklad lze vést spínané zdroje pro počítače a další elektronická zařízení, zdroje malého napětí a velkých prodů pro elektrochemický průmsl, zdroje pro indkční ohřev, svařování a tavení kovů, v energetice pak měniče velmi vsokého napětí pro stejnosměrný přenos elektrické energie, aktivní filtr pro kompenzaci účiník a všších harmonických v energetické síti a řada dalších aplikací. K technick nejnáročnějším patří aplikace výkonové elektronik v elektrických pohonech: od nejmenších výkonů, jakými jso na př. pohon periferních zařízení počítačů, přes servopohon nmerick řízených strojů, robotů a maniplátorů, až k výkonům největším, jako jso pohon důlních ventilátorů, vodárenských čerpadel, papírenských strojů, válcoven a kontinálních technologických linek. V neposlední řadě je ntno jmenovat trakční pohon lokomotiv, tramvají a elektromobilů. Výkonovo část elektrického pohon, t.j. elektromotor a výkonový měnič, spol s poháněným zařízením, lze považovat za dnamicko sostav vššího řád, zpravidla nelineární, často s proměnnými parametr. Tto sostav je ntno řídit: nedílno sočástí elektrického pohon je ted jeho řídicí a reglační sstém, na jehož vstp jso přiváděn jednak žádané hodnot, jednak sktečné hodnot ze zpětnovazebních snímačů. Řídicí a reglační podsstém je dnes realizován obvkle mikropočítačem s příslšnými přizpůsobovacími obvod, realizovanými A/D a D/A převodník, obvod tp programovatelných logických polí a hardwareovými modlátor pro plsní šířkovo modlaci (PWM). Výkonné mikropočítače možňjí i aplikace moderních metod řízení elektrických pohonů, jakými jso na př. stavové řízení s pozorovatelem, optimální řízení, adaptivní řízení, fzz logické řízení a neronové řízení. Obor elektrických pohonů a výkonové elektronik se v sočasnosti velmi rchle rozvíjí, a to ve všech svých oblastech: vývoj v oblasti motorů je možněn novými kvalitními a levnějšími magnetickými materiál, dík rozvoji elektronik jso znov perspektivní robstní spínané relktanční motor, jejichž princip je znám více než 50 let a snchronní relktanční motor s axiálně laminovaným rotorem. Vývoj měničů je závislý na zvšováním parametrů výkonových polovodičových prvků a na vývoji prvků nových, pro něž bde třeba najít nejvhodnější obvodové strktr a sočasně rozvojem mikroelektronik pro řízení těchto měničů. Kriteriem dalšího rozvoje elektrických pohonů je vedle zvšování technických parametrů i úspora elektrické energie, spolehlivost, ekologičnost a kompatibilita s informačními sstém. Vznik moderního obor Elektrický pohon z dnešního pohled je pohon reglační, t.j. s možností řízení otáčivé rchlosti, úhl natočení, případně moment na hřídeli. Prvním reglačním pohonem v historii bl pohon tp Ward Leonard, který bl patentován před více než 100 let a bl nahrazen až po nástp výkonových polovodičů v šedesátých letech. Ward Leonardův pohon sestával z rotačního měnče střídavé elektrické bdič asnchronní motor dnamo stejnosměrný motor Obr. 1 Ward Leonardův pohon energie ze sítě na stejnosměrno, t.zv. Ward Leonardova měniče, tvořeného mechanick spojeným asnchronním motorem AM, stejnosměrným generátorem D, který napájel do kotv reglovaný stejnosměrný motor M a bdiče B (obr. 1). Změno bzení stejnosměrného generátor se řídilo jeho napětí a ted i otáčk motor. Zpětnovazební řízení se realizovalo rotačními zesilovači (na př. amplidnem), otáčk reglovaného motor se snímal tachodnamem. Ve třicátých letech se pro větší výkon začal požívat statický měnič s výbojem ve rtťových parách ignitron, který možňoval t.zv. fázové řízení zpožděním zapálení výboje oproti průchod napětí nlo a tím plnlo změn směrněného napětí. Vzhledem k negativním vlastnostem rtťového směrňovače se nikd moc nerozšířil. Na tomto místě je však vhodné se zmínit, že již tehd bla vpracována teorie řiditelných směrňovačů, jejíž hlavní vžití nastalo až v éře výkonových polovodičů [1]. Vznik moderního obor elektrických pohonů a výkonové elektronik se datje od začátk šedesátých let. Implsem blo zavedení průmslové výrob výkonového polovodičového tristor firmo General Electric v roce 1958, pohé dva rok od jeho vnález. Tristor možnil nejprve stavb spolehlivých řiditelných směrňovačů s vsoko účinností a ted reglovaných pohonů se stejnosměrnými motor. Obvod řízení tristorů a reglační obvod bl realizován zapojeními s diskretními tranzistor, jako základní jednotka pro stavb reglátorů složil tranzistorový operační zesilovač. Dalšími generačními mezník ve výkonové elektronice a elektrických pohonech jso: Rok 1970, kd bl realizován výkonový bipolární tranzistor, možňjící stavb stejnosměrných a střídavých měničů s plzní šířkovo modlací (PWM). Základním kamenem realizace reglátorů se stal integrovaný operační zesilovač a další analogové a digitální integrované obvod. Od rok 1980 nastopil v oblasti výkonových polovodičových prvků nipolární výkonové tranzistor MOSFET, tranzistor s izolovano bází (IGBT) a vpinatelné tristor GTO pro největší výkon. Tato etapa je již charakterizovaná přechodem od analogových reglátorů k reglátorům číslicovým, realizovaným mikroprocesor a mikropočítači. Sočasná etapa rozvoje pohonů se vznačje jednak dalším zvšováním parametrů výkonových prvků, jednak nástpem prvků nových, jakými jso na př. tristor MCT (MOS controlled thristor), tranzistor SIT (static indction transistor) a tristor SITh (static 5 6

4 indction thristor). V oblasti řízení pohonů je sočasná etapa charakterizována zvšováním výkon mikropočítačů, požíváním signálových procesorů, stavbo speciálních mikropočítačů s integrovanými V/V obvod pro řízení pohonů, stavbo speciálních koprocesorů pro transformaci sořadnic matematických modelů točivých strojů a zákaznickými integrovanými obvod VLSI. Elektrický pohon jako sstém Elektrický pohon lze definovat jako elektromechanický sstém přeměn elektrické energie na mechanicko práci, řízený technologickými požadavk. Obecně je každý sstém definován svými podsstém a vnitřními a vnějšími vazbami. Na obr. 2 je znázorněn elektrický pohon, tvořený motorem, výkonovým měničem a mikropočítačovým Elektrická síť PWM výrobní stroj reglátorem; vnější vazb vedo k výrobním stroji, k elektrické napájecí síti a k nadřazeném řízení, kterým může být na př. CNC CNC µ P (Compter Nmeric Control). prod motor Vedle "žitečných" vnitřních a vnějších vazeb existjí i vazb poloha resolver ršivé, kterými se přenáší na př. elektromagnetické ršení. Cílem sstémového pojetí je Obr. 2 Schema elektrického pohon optimální návrh s omezením ršivých vlivů a potlačením ršivých vazeb. Dimenzování Mech. veličin Mechanika Výkon. prvk Motor Senzor El. veličin Měniče EL. POHON Reglátor Digitální PWM Analog. Obr. 3 Sstémové pojetí elektrického pohon Z jiného pohled lze charakterizovat elektrické pohon jako sstémovo disciplín, vžadjící od inženýraprojektanta široké elektrotechnické znalosti, doplněné navíc znalostmi z mechanik a často i znalostmi technologického proces. Sstémový pohled na elektrický pohon naznačje obr. 3, z něhož je patrné, že projektant pohon b měl znát kinematický a dnamický popis poháněného zařízení, msí znát metodik dimenzování, měl b mít znalosti z měničové technik (prvk, obvodové strktr a způsob řízení), z reglační technik analogové i digitální, včetně reglačních strktr, algoritmů řízení a reglace a z programovacích technik mikropočítačů pro řízení proces v reálném čase. Nezbtná je znalost snímačů jak elektrických, tak neelektrických veličin, dále znalost technické diagnostik a teorie spolehlivosti. Elektrické stroje pro pohon Nejstarším elektrickým strojem pro reglované pohon je stejnosměrný motor. Pro průmslové aplikace se požívá stejnosměrný motor s cizím bzením, možňjící nezávislo reglaci napětím kotv a bdicím prodem. Pro servopohon malých výkonů, požívané v robotice a pro nmerick řízené stroje, se až donedávna požíval stejnosměrné motor s permanentními magnet ve stator, které se ve spojení s tranzistorovými plzními měniči vznačoval výborno dnamiko, avšak v důsledk klzného kontakt (komtátor kartáč) malo přetižitelností při všších rchlostech a zejména nižší spolehlivostí. Stejnosměrný motor s permanentními magnet je v sočasnosti nahrazován snchronním motorem s permanentními magnet na rotor, řízeném bď jako střídavý snchronní motor s třífázovým napájením sinsovými prod a t.zv. vektorovým řízením, odvozeným od poloh rotor (což představje řízení statorového prod tak, ab vektor prod bl kolmý k vektor magnetického tok), nebo jako t.zv. elektronick komtovaný motor, který je možno charakterizovat jako "obrácený" stejnosměrný motor, t.j. s vintím ve stator a s bzením na rotor; motor je napájen v každém interval jen do dvo statorových fázových vintí, vžd po 60 0 elektrických dochází k přepntí prod do dalšího vintí (elektronické komtaci); prod má obdélníkový tvar. Nejrozšířenějším motorem je asnchronní motor, zejména pro nereglované pohon. S rozvojem výkonové elektronik, zejména s cenovo dostpností a spolehlivostí polovodičových měničů kmitočt, začínají reglované pohon s asnchronními motor vtlačovat pohon stejnosměrné. Většina pohonů s asnchronními motor malých výkonů jso pohon v otevřené smčce, otáčk motorů se řídí poze změno napětí a frekvence. Tto pohon sice možňjí široký reglační rozsah, vkazjí však nevhovjící dnamické vlastnosti (málo tlmený přechodový děj) při rchlých změnách rchlosti nebo zatížení. Pro dnamick náročné pohon se požívá t.zv. vektorové řízení, možňjící oddělené řízení moment a magnetického tok motor, podobně jako stejnosměrného motor s cizím bzením. Matematický model motor, který je předpokladem vektorového řízení a který je implementovaný v program mikropočítače, je obvkle rozšířen o estimaci otáček, takže pro zpětno vazb nemsí mít motor snímač otáček a lze ted požít standardně vráběný asnchronní motor. Pro polohové servomechanizm malých výkonů se s oblibo požívá krokových motorků, které vžívají bď relktančního princip, nebo mají vestavěn permanentní magnet (t.zv. motork s pasivním nebo aktivním rotorem), v některých případech jso kombinován oba princip. Zvětšování počt kroků na jedn otáčk se dosahje jednak konstrkcí stator a rotor, jednak elektronick t.zv. drobením krok. Polohový servomechanizms s krokovým motorkem je jediným servopohonem, který pro polohové řízení nevžadje polohovo zpětno vazb se snímačem poloh. 7 8

5 Prvk a měniče výkonové elektronik Nejstaršími prvk výkonové elektronik, dodnes požívanými, jso výkonové diod a tristor. V sočasné době jso mezní parametr těchto prvků 6 kv, 3 ka. Pro nejvšší napětí se požívá fototristor s galvanick odděleno řídicí elektrodo. Pro požití tristorů ve střídavých měničích je ntná vnější komtace (vpntí) přídavnými komtačními obvod; spínací frekvence nepřevšje několik set Hz. Diskretních tristorů a diod se požívá pro polovodičová zařízení největších výkonů, dosahovaných serioparalelním řazením těchto prvků. Nejvýznamnější aplikace jso v elektroenergetice, z pohonů lze jmenovat požití v cklokonvertorech pro nízkootáčkové pohon největších výkonů a prodové měniče kmitočt pro velké snchronní motor pro pohon čerpadel a kompresorů. Nevýhod tristorů nemožnost vpntí prod řídicím implsem nemá vpinatelný tristor GTO K (gate trn off). Jeho vpntí však vžadje značný prodový impls (pro vpntí 1000 A je ntný B impls až 200 A), tím i komplikovaný řídicí obvod. Spínací frekvence je podobně jako tristorů omezena na několik set Hz. Hlavními aplikacemi GTO tristorů jso napěťové měniče kmitočt pro střídavé pohon od 0,5 MW do 10 MW, na př. i pro E elektrické lokomotiv s asnchronním pohonem. Významným přínosem pro zlepšení dnamických Obr.4 Tranzistorový spínač vlastností elektrických pohonů, zejména rchlosti reglace prod a ted i moment, s dobo odezv pod 1 ms a pásmem frekvenční propstnost až 1 khz, blo požití výkonových tranzistorů, řízených ve spínacím režim s plsní šířkovo modlací a s opakovacím kmitočtem řádově jednotk khz pro stavb stejnosměrných a střídavých měničů. Prvním tpem výkonového tranzistorového spínače bla dvojice bipolárních tranzistorů v Darlingtonově zapojení, integrovaná spol se zpětno diodo a t.zv. antisatrační diodo na jednom čip a zapozdřena do bezpotenciálového modl (obr. 4). P[W] V sočasné době jso bipolární tranzistor nahrazován tranzistor s izolovano bází (IGBT), 7 10 TYR které se na rozdíl od bipolárních tranzistorů neřídí prodem do báze, ale podobně, jako nipolární 6 10 GTO tranzistor MOSFET, poze napětím. Tranzistorů IGB se požívá pro stejnosměrné plsní měniče a pro 5 10 napěťové měniče kmotočt do výkon ca 500 kw. IGBT Vzhledem k lepším dnamickým parametrům ve 4 10 srovnání s bipolárními tranzistor je možno zvýšit opakovací frekvenci spínání na 20 khz. 3 FET 10 Významno aplikací je t.zv. PWM směrňovač, který na rozdíl od diodového směrňovače nezatěžje f [Hz] síť vššími harmonickými a navíc je požitelný i pro aktivní kompenzaci účiník a všších harmonických v napájecí síti. Pro pohon malých výkonů do ca 50 kw se požívá nipolárních tranzistorů MOSFET, jejichž výhodo je vsoký vstpní odpor řídicí elektrod a vsoká rchlost spínání. Odpor otevřeného kanál tranzistor MOSFET snadňje paralelní řazení těchto prvků, takže jso vhodné pro aplikace malých napětí a velkých prodů. Oblasti aplikací jednotlivých výkonových polovodičových prvků v závislosti na výkon a frekvenci spínání, jso znázorněn na obr. 5, převzatého z [2]. Perspektivním moderním prvkem je MCT (MOS A Controlled Thristor), t.j. tristor, zapínatelný záporným a vpínatelný kladným napěťovým G plsem. Jeho náhradní schema je na obr. 6, ve sktečnosti jde o řádově paralelních strktr na čip. Pro stavb polovodičových měničů, zejména K menších výkonů, je k dispozici řada integrovaných bloků, jako výkonové integrované obvod PIC (Power Integrated Circits) s výkonovým obvodem Obr. 6 Náhradní schema MC tristor na čip, dále blok tp "smart devices", nichž je zapozdřen spol s výkonovým prvkem i jeho řídicí obvod (driver) a případně i obvod prodového jištění. Výkonové bezpotenciálové modl tp IPM (Intelligent Power Modls) obsahjí v jednom pozdr na př. až 6 vzájemně propojených tranzistorových spínačů tak, že tvoří úplné třífázové můstkové zapojení. Z výkonových polovodičových prvků se staví polovodičové měniče: AC/DC tristorové řiditelné směrňovače, tranzistorové PWM směrňovače DC/AC napěťové střídače, prodové střídače AC/AC cklokonvertor, maticové měniče AC/DC/AC napěťové měniče kmitočt, prodové měniče kmitočt Většin průmslových aplikací měničů kmitočt tvoří t.zv. nepřímé měniče se stejnosměrným meziobvodem napěťovým nebo prodovým, tp AC/DC/AC. V posledních letech je věnována pozornost měničům rezonančním, vžívajícím t.zv. měkkého spínání v nle prod nebo v nle napětí, pro snížení přepínacích ztrát. Stejnosměrný meziobvod je v tomto případě rezonančním kmitavým obvodem s kmitočtem řádově stovk khz. Principiální schema zapojení základních tpů výkonových měničů je na obr. 7. Prvk, které jso požit v jednotlivých měničích na straně sítě a na straně zátěže, jso naznačen pod smbolem měniče. Obr. 5 Oblasti aplikace prvků 9 10

6 Napěťový měnič U=konst. Prodový měnič sign(i)=konst f1 ~ U I f2 I ~ f1 U ~ ~ f2 Rezonanční měnič napěťový Rezonanční měnič prodový 3 fázová síť AM f1 ~ vf vf f2 ~ f1 vf ~ vf ~ f2 Obr. 9 Napěťový měnič frekvence s tranzistorovým směrňovačem Obr. 7 Princip nepřímých měničů frekvence se stejnosměrným meziobvodem Pro napájení stejnosměrných motorů se požívá stejnosměrný plsní napěťový měnič v čtřkvadrantovém spojení, napájený nejčastěji diodovým směrňovačem (obr. 8). Stejnosměrný napěťový meziobvod je doplněn o brzdný odpor, spínaný tranzistorem v režim brzdění motor. Rozšířením stejnosměrného měniče o jedn větev tranzistorových spínačů získáme třífázový napěťový měnič kmitočt, který lze požít pro napájení střídavých pohonů s asnchronními, snchronními a elektronick komtovanými motor. Místo diodového napáječe je možno požít T1 T4 tranzistorový směrňovač Rb C s PWM, jehož předností je T2 T3 sinsový odběr síťového prod při cos ϕ=1, viz obr. 9. Zatímco měnič na straně motor je řízen na M frekvenci dano otáčkami motor, měnič na straně sítě je řízen na síťovo Obr. 8 Stejnosměrný pohon s tranzistorovým plsním měničem frekvenci. Elektrické servopohon Tato část přednášk je věnována zhodnocení sočasného stav a vývojovým trendům elektrických servopohonů, požívaných zejména pro nmerick řízené stroje, robot a další servomechanism v atomatizační technice. Elektrické servopohon jso podskpino elektrických reglačních pohonů, vznačjící se čtřkvadrantovo pracovní charakteristiko a zavřeno zpětno vazbo. Referenčním PWM vstpem je žádaná hodnota poloh nebo rchlosti, základním požadavkem na servopohon je pak Reglátor prod kvalita reglace, charakterizovaná Čidlo prod staticko a dnamicko chbo, pásmem frekvenční propstnosti Reglátor otáček pro řídicí signál, dobo odezv na Snímač otáček řízení a necitlivostí na porch, což bývá obvkle zatěžovací Reglátor poloh moment. Snímač poloh Historick nejstarší je stejnosměrný servopohon, tvořený Obr. 10 Schema stejnosměrného servopohon stejnosměrným motorem, napájeným z tranzistorového plsního měniče. Stejnosměrný motor s permanentními magnet ve stator lze pokládat za stroj s konstantním magnetickým tokem. Otáčk se regljí poze změno napětí kotv. Motor je napájen z plsního měniče s PWM, reglátor má otáčkovo vazbo od stejnosměrného tachodnama s podřízeno prodovo smčko. Levnější pohon mají poze 11 12

7 prodové omezení, většino otáčkově závislé, neboť stejnosměrné motor s PM nemají komtační pól a proto hůře komtjí při všších otáčkách a z toho důvod je ntné omezení prod na nižší hodnot. Pohon v otáčkové vazbě bývá pracovních strojů nadřazen reglátor poloh, přičemž snímač poloh může být namontován na hřídeli motor ( selsnfázový měnič, inkrementální snímač), nebo může být odměřování realizováno až za mechanickým převodem na pracovním stroji při rotačním nebo posvném pohb (odměřovací pravítka, indktosn). Schema stejnosměrného servopohon je na obr. 10. Ve stejnosměrném meziobvod je zapojen brzdný odpor s tranzistorovým spínačem pro brzdění motor. V případě trvalého chod motor v generátorickém režim (na př. dnamometrů) je ntné místo diodového směrňovače požít tranzistorový směrňovač s PWM, možňjící rekperaci do sítě. Nejžívanějším tpem servopohon je pohon snchronním motorem s permanentními magnet na rotor. Snchronní motor lze otáčkově reglovat bď v otevřené smčce, kd napájecí frekvence není závislá na poloze rotor a není tdíž ntné snímání poloh rotor, nebo v zavřené smčce, která vžadje snímač poloh rotor. Řízení snchronního motor v otevřené smčce je výhodné na př. pro vícemotorové snchronizované pohon (na př. technologické link). Vžadjí pomalý řízený rozběh i pomalé změn rchlosti, pro případ vpadntí ze snchronism je vhodné, ab motor měl na rotor t.zv. amortizační klecové vintí. USM Blokové schema servopohon se snchronním motorem, bzeným permanentními magnet na rotor, je na obr. 11. Snchronní motor je napájen z tranzistorového měniče kmitočt se sinsovo plsní šířkovo modlací výstpního napětí pomocí tří reglátorů statorových prodů. Transformaci z rotorových sořadnic, v nichž je i skalární (t.j. stejnosměrná) veličina, je realizována v blok transformace sořadnic e jθr, jehož drhým vstpem je úhel natočení rotor θr Nadřazeno smčko prodovým smčkám je otáčková smčka s reglátorem otáček Fϖ. Žádaná hodnota otáček, která je výstpem reglátor poloh Fθ, je srovnávána se sktečno hodnoto, získano jako derivaci sktečné poloh. Zvláštním případem servopohon se snchronním motorem je elektronick komtovaný (EC) motor. Zatímco snchronní motor je napájen třemi sinsovými prod a pro vektorové řízení je ntno znát trvale poloh rotor, EC motor je napájen obdélníkovým prodem, v každém okamžik poze do dvo fázových vintí, při čemž prod komtje do další fáze po pootočení rotor o 60 0 el. Odměřování poloh rotor je diskretní, na př. Hallovými sondami. Pohon s EC motorem bl ve své době rozšířený na nmerick řízených výrobních strojích, zejména z cenových důvodů. Pro servopohon s asnchronními motor je ntno požít vektorové řízení, případně přímé řízení moment, ab blo možno na sobě nezávisle řídit magnetický tok a moment stroje. Vektorové řízení je možno rozdělit podle způsob získávání informace o vektor magnetického tok, resp. o jeho úhlové poloze, na t.zv. přímé a nepřímé vektorové řízení. θ θ Fθ ω d dt ω Fω i* r e j θ θ r i* s R is PWM 3 i s SNÍMAČ SM POLOHY ω ω^ Ψ Ψ ^ Fω F Ψ ω^ i q i d i* α e j θ s i* β θ s i α i ESTI β MATOR α β 2/3 3/2 3/2 i* s 3 3 USM 6 PWM i s s Obr. 11 Polohový servomechanisms se snchronním motorem Pro servopohon je ntné řízení v zavřené smčce, ktero se realizje t.zv. vektorové řízení, zajišťjící maximální moment motor jak v stáleném, tak i v přechodných stavech. Podmínko vektorového řízení je splnění požadavk kolmosti vektorů magnetického tok a statorového prod. Poloha vektor magnetického tok je snchronních strojů s permanentními magnet na povrch rotor totožná s poloho rotor a je snímána na př. pomocí resolver, namontovaném na hřídeli motor. Obr. 12 Přímé vektorové řízení asnchronního motor Přímé vektorové řízení rekonstrje vektor magnetického tok, t.j. jeho velikost a úhel natočení, z naměřených hodnot statorových napětí a prodů. Jeli navíc pro zpětno otáčkovo vazb požit estimátor sklz (matematický model pro rekonstrkci výpočtem), je možno pro toto řízení požít standardního asnchronního motor bez dodatečně montovaných snímačů poloh či rchlosti. Na obr. 12 je blokové schema přímého vektorového řízení. Výkonová část sestává z směrňovače USM a střídače PWM, který je 13 14

8 řízen třemi hsteresními prodovými reglátor. Estimátor je matematický model asnchronního motor pro rekonstrkci vektor magnetického tok, případně i úhlové rchlosti rotor. Reglátor tok a rchlosti pracjí v t.zv. dq sořadné sostavě, otáčející se snchronní rchlostí vůči stator; pak podélná složka prod rčje amplitd magnetického tok a příčná složka, která je kolmá k vektor magnetického tok, rčje moment motor. Složk je ntno transformovat do třífázové statorové sostav jako sinsové žádané hodnot tří prodových reglátorů. Nepřímé vektorové řízení nevžadje identifikaci vektor magnetického tok, ale počítá poze sklz, resp. jeho integrál, pomocí matematického model asnchronního motor. Úhel vektor magnetického tok θe se získá jako sočet vpočítaného úhl sklz θsl θ θ Fθ ω d dt ω Fω i* d i* q MODEL θ sl s e j θ θ θ USM PWM a mechanického úhl natočení rotor θ, který je ntno měřit snímačem poloh na motor. Úhel vektor magnetického tok je požit pro transformaci ze statorových sořadnic do sořadnic dq, rotjících vzhledem ke stator snchronní rchlostí. Nepřímé vektorové řízení ted vžadje snímač poloh na motor, který však je sočasně vžíván pro otáčkovo zpětno vazb při reglaci otáček, případně i pro polohovo zpětno vazb při požití pohon jako polohového servomechanism, jak je naznačeno na obr. 13. V tomto případě se nevažje s odbzováním motor, což zjednodší reglační strktr. Reglátor rchlosti Fω je zpravidla tp PI (t.j. astatický, s nlovo chbo v stáleném stav), reglátor poloh Fθ je tp P pro sledovací servomechanism, pro nastavovací časově optimální servomechanism je pak polohový reglátor nelineární. V řadě aplikací rotačních servopohonů se při zvšování jejich parametrů (rchlosti, zrchlení, přesnosti, pásma frekvenční propstnosti) dosáhlo meze jejich dosažitelnosti, dané zejména konstrkcí mechanických převodů. Proto se v posledních letech začíná požívat lineárních servomotorů. Základními tp jso snchronní servomotor s permanentními magnet a asnchronní servomotor. Lineární motor si můžeme představit jako rotační motor s nekonečným poloměrem. Konstrkčně se lineární servomotor skládá z primární části, tvořené rozloženým třífázovým s i* s 3 i s SNÍMAČ POLOHY Obr. 13 Polohový servomechanisms s nepřímým vektorovým řízením 15 vintím loženým v drážkách feromagnetického svazk (obdoba stator rotačního stroje) a sekndární části, ktero v případě snchronního motor tvoří permanentní magnet nalepené na ocelové podložce, v případě asnchronního motor klecové vintí v drážkách feromagnetického svazk. Pohblivo částí může být bď primární část, nebo sekndární část, podle tp a konstrkce poháněného zařízení. Blokové schema reglační strktr lineárního servopohon je na obr. 14. Jde o standardní strktr reglace poloh s podřízeno rchlostní smčko, která má opět podřízeno prodovo smčk. V některých případech se mezi reglátor rchlosti a reglátor prod zařazje další reglátor zrchlení. Měří se poze poloha lineárním snímačem, rchlost a zrchlení se vpočítávají z informace o poloze. Pro zlepšení dnamik a zmenšení chb sledování je strktra doplněna předkorekcemi (feedforwardem) rchlosti, zrchlení a prod, generované řídicím sstémem na základě požadované trajektorie a model sostav. Moderní řízení elektrických pohonů Elektrické pohon včetně poháněných zařízení jso dnamickými sostavami, pro jejichž řízení se vžívá jak klasických, tak i moderních reglačních algoritmů. Nejžívanější metodo návrh reglační strktr, historick nejstarší, zůstává i nadále klasické zpětnovazební řízení s PID, resp. PI reglátorem, a to jak v analogové, tak v digitální verzi. Reglátor je navrhován metodami lineární reglace, např. pomocí frekvenčních charakteristik, metodo optimálního modl čí smetrického optima a pod. Obvklo strktro je strktra s podřízenými reglačními smčkami, ve které je vnitřní smčko 16 Feedforward s* v* a* i* Rs Rv Ra Ri PWM s R poloh v a diff Obr. 14 Strktra řízení lineárního servopohon R rchlosti x* x ω i R prod i s MOT Obr. 15 Reglační strktra s podřízenými smčkami x

9 nejrchlejší prodová smčka, nadřazeno smčko pak smčka rchlostní a v případě polohové reglace ještě další nadřazená smčka polohová, viz obr. 15. Při sntéze reglátorů se postpje od vnitřní smčk ke smčce vnější a stejným způsobem se pak provádí nastavování reglátorů na reálném pohon při vádění do provoz. Požitím jednodchého PID reglátor pro poháněné sostav všších řádů, jakými jso na př. pržně vázané vícehmotové sostav r ŘÍZENÍ ZESÍLENÍ REGUL. Podmínk řízeného proces SYSTEM Obr. 16 Reglátor s řízeným zesílením MODEL REGUL. θ m ALGORIT. ADAPT. SYSTEM Obr.17 Adaptivní reglátor MRAS ALGOR. NASTAV. REGUL. param. ESTI MATOR SYSTEM (na př. válcovací stolice), nelze dosáhnot rchlé a sočasně dostatečně tlmené odezv. Pro tto pohon je vhodnější stavové zpětnovazební řízení, zpravidla s pozorovatelem, nejsoli měřitelné všechn stavové proměnné. Stavový reglátor se navrhje bď intitivně metodo rozložení pólů, nebo vhodněji jako lineární kvadratický reglátor (LQR). Pro sostav s proměnnými parametr jso vhodné adaptivní reglátor, z nichž nejpožívanějšími jso v elektrických pohonech reglátor s řízeným zesílením (gain schedling), reglátor s atonomním nastavováním e (self tning reglator) a sostava s referenčním modelem (model reference adaptive sstem), viz obr. 16, 17 a 18. Všechn výše popsané algoritm řízení vžadjí pro návrh reglátor znalost matematického model řízené sostav, ať ž ve formě diferenciálních rovnic, přenosové fnkce, či frekvenční charakteristik. Vedle těchto "exaktních" metod návrh reglátorů začínají pronikat i do elektrických pohonů metod z oblasti mělé inteligence, jakými jso mělé neronové sítě a fzz logické reglátor, pro jejichž návrh není ntné znát matematický popis sostav. Algoritms řízení neronového reglátor se vtváří "čením" neronové sítě na dostatečném počt vzorků vstpních a jim odpovídajících výstpních hodnot, algoritms fzz logického reglátor je vložen formo logických výroků na základě expertních znalostí. Výrazno předností jak neronových, tak fzz logických reglátorů je jejich nelineární charakteristika, což je výhodné pro řízení nelineárních sostav (inverzní nelinearita reglátor k nelinearitě sostav tto nelinearit sostav kompenzje). Perspektiv pohonů a výkonové elektronik Rozvoj výkonové elektronik je podmíněn zvšováním parametrů polovodičových prvků a vývojem prvků nových. Ideálním prvkem výkonové elektronik b bl prvek s vsokými hodnotami napětí a prod, s nlovým úbtkem napětí v sepntém stav, s nlovým zbtkovým prodem v zablokovaném stav, řiditelný poze napětím, s velmi krátkými zapínacími a vpínacími dobami, teplotně odolný, vsoce spolehlivý a za přijatelno cen. Sledjemeli vývoj prvků v posledním desetiletí, nové prvk se těmto parametrům přibližjí [2]. Pominemeli tranzistor IGB a MOSFET, které již pevně zakotvil v zařízeních výkonové elektronik, k novým prvkům, jejichž aplikace se očekávají, patří: Static Indction Transistor (SIT), který je svo charakteristiko obdobo vakové triod, avšak v pevné fázi; je proto požitelný jednak jako lineární zesilovač, jednak i jako spínač s PWM; oblasti aplikací jso ltrazvkové generátor, výkonové adiozesilovače a zařízení pro indkční ohřev Static Indction Thristor (SITH) je plně řiditelný tristor, podobný GTO tristor, tj. je řízen rovněž prodovými plz do řídicí elektrod, liší se však od něj vššími hodnotami d/dt a di/dt a kratšími spínacími čas; je požitelný zejména pro aplikace všších výkonů v energetice, jako jso aktivní filtr, statické kompenzátor jalového výkon a HVDC přenos elektrické energie MOS Controlled Thristor (MCT) se jeví jako velmi perspektivní prvek, který je zapínán i vpínán krátkým napěťovým plzem do řídicí elektrod strktr MOS; svými spínacími čas je srovnatelný s tranzistorem IGB, má však menší úbtek napětí v sepntém stav; předpokládá se vžití zejména v elektrických pohonech, statických kompenzátorech a záskokových napájecích zdrojích pro nepřeršeno dodávk elektrické energie. V oblasti technologie prvků je předpoklad dalšího zvšování integrace výkonových prvků s řídicími a ochrannými obvod včetně nadprodového zkratového a tepelného jištění do jednoho pozdra. Obr. 18 Adaptivní reglátor STR 17 18

10 Srovnání některých parametrů výše vedených prvků s tranzistor IGB kazje tablka: IGBT SIT SITH MCT Charakter lineární lineární lineární spínací Napěťová char. asmetrická asmetrická asmetrická asmetrická Řízení napětím napětím prodem napětím Doba zapntí (µs) 0,35 0,25 2,1 1,1 Doba vpntí (µs) 0,55 0,3 2,5 0,6 Frekvence (khz) Rozvoj výkonových polovodičových prvků ovlivňje významně i další vývoj polovodičových měničů. Sočasné i bdocí trend ve vývoji měničů lze shrnot takto: tristor s nceno komtací v napěťových i prodových měničích jso nahrazován vpinatelnými tristor GTO, v bdocn pravděpodobně tristor MCT bipolární tranzistor v napěťových měničích jso nahrazován tranzistor IGB, pro aplikace malých výkonů tranzistor MOSFET očekává se, že diodové směrňovače větších výkonů a fázově řízené tristorové směrňovače bdo postpně nahrazován směrňovači s PWM (tranzistorovými nebo s vpinatelnými tristor) je pravděpodobné rozšíření aplikací s rezonančními měniči, vžívajícími tzv. měkké spínání v nle napětí nebo prod ke snížení spínacích ztrát Pokd jde o kompletní pohon, pak v oblasti motorů lze očekávat výrazný nástp lineárních motorů, a to jednak pro trakční pohon, jednak pro servomechanism s lineárním pohbem, dále rozvoj tzv. vsokomomentových nízkootáčkových motorů, jejichž rotor i stator je zabdován přímo do konstrkce pracovního stroje a rozvoj relktančních motorů, a to jak spínaných relktančních motorů, tak snchronních relktančních motorů, nichž zejména konstrkce s axiálně laminovaným rotorem slibje výkon srovnatelný s asnchronním motorem. Očekává se rovněž zabdování výkonové a řídicí elektronik přímo do motor, bď do štít nebo do svorkovnice. Pokd se týká řízení a reglace pohonů, nejvýraznějším trendem je přechod od analogových obvodů k číslicové reglaci, realizované specializovanými mikropočítači s příslšnými I/O obvod integrovanými přímo na čip (programovatelné čítače, A/D a D/A převodník, PWM, vhodnocování inkrementálních snímačů atd.). Mikropočítač bývá často doplněn dalším koprocesorem, případně zákaznickým intgrovaným obvodem tp ASIC, pro realizaci transformací sořadnic v reálném čase při vektorovém řízení. V obor metod a algoritmů řízení, aplikovaných v elektrických pohonech, se předpokládá rozšíření samočinného nastavování reglátor před spštěním pohon na základě atomatické identifikace sostav, větší vžívání adaptivních reglátorů, aplikace metod optimálního řízení a výraznější zavádění moderních algoritmů z oblasti mělé inteligence, jako jso mělé neronové sítě, fzz logické reglátor a expertní sstém. Vlastní přínos rozvoji obor Vlastní přínos rozvoji obor elektrických pohonů a výkonové elektronik je tvořen jednak realizovanými inženýrskými díl z dob mého působení v průmsl v letech 1963 až 1990, jednak vědecko pedagogicko činností na VUT FEI v Brně od rok Nejvýznamnějším přínosem z období mého průmslového působení je úspěšný vývoj a zavedení seriové výrob elektrických servopohonů MEZOMATIC pro NC stroje a robot, což v kontext dob možnilo tzemským výrobcům obráběcích strojů vrábět tto stroje na srovnatelné světové úrovni a tím i jejich export praktick do celého světa. V časovém sled to bl od r nejprve tristorové stejnosměrné pohon posvů, od r pak inovovaná řada těchto pohonů v novém konstrkčním provedení a s adaptivním reglátorem, od r řada stejnosměrných pohonů vřeten s kombinovano reglací do kotv a do bzení, s adaptivním reglátorem prod. Poslední v řadě po r bl tranzistorové pohon posvů se stejnosměrnými motor a pohon posvů s elektronick komtovanými motor. O technické úrovni těchto pohonů svědčí m.j. i řada atorských osvědčení na vnález, platněných na těchto výrobcích a několik zlatých medailí a dalších ocenění z mezinárodních veletrhů a specializovaných výstav obráběcích strojů. Některé z výsledků vývoje, obecnějšího vědeckého charakter, bl rovněž pblikován v [8], [9]. Za dílčí přínos, sovisející s vývojem těchto pohonů, pokládám i sobor počítačových programů pro podpor projektování a dimenzování polovodičových měničů i kompletních pohonů, které jsem v té době vtvořil. V řadě těchto programů blo vžito nmerických metod řešení nelineárních problémů ve výkonové elektronice, shrntých později v kandidátské disertační práci. Následná habilitační práce čerpala ze zkšeností s navrhováním pohonů s elektronick komtovanými motor, jejíž část bla pblikována v [3]. Aplik. mech. Aktátor pohon ELEKTRONIKA A POHONY MECHANIKA STROJNÍ INŽENÝRSTVÍ Senzor Anal. a digit. Konstr. MECHA TRONIKA HW Technol Analýza a sntéza SW INFORMATIKA A TEORIE ŘÍZENÍ Obr. 19 Sstémové pojetí mechatronik Z oblasti vědeckopedagogické činnosti v dalším období po roce 1990 bch vzdvihl svůj přínos k zavedení mechatronik jako mezioborového stdia na Fakltě strojního inženýrství VUT v Brně. Mechatronik lze definovat jako snergicko integraci mechanik s elektroniko, atomatizací a inteligentním počítačovým řízením při navrhování a realizaci nových výrobků. Co je náplní stdia mechatronik na VUT FSI v Brně, je patrné z obr. 19. Hlavním cílem výchov absolventů mechatronik je získání znalostí jak strojních, tak elektrotechnických oborů a osvojení "mechatronického" přístp k řešení inženýrských úloh, což zjednodšeně znamená vzájemno 19 20

11 spolpráci strojních konstrktérů, elektrokonstrktérů a informatiků od samého počátk vývoje výrobk. Mechatronický přístp jako inženýrská metoda řešení technických úloh bl náplní výzkmného projekt, financovaného GAČR, s názvem "Inteligentní servopohon jako mechatronické sstém", jehož jsem bl řešitelem v letech 1994 až M L K ff c p Reg i t * K 1 i 1 M M p 12pσ pj m x^ r T Pozorovatel Cílem projekt blo modelování a řízení pohb složitých mechatronických sostav, zejména nelineárních, s možností aplikací zejména v robotice. Jedním z výsledků je polohové řízení víceosých sostav s pržnými mechanickými vazbami [4]. Blokové schema stavového zpětnovazebního reglátor s pozorovatelem, integrátorem a feedforwardem, pro jedn pohbovo os, je na obr pj p c tl ω L ωm h 1 p 1 p Obr. 20 Strktra řízení dvohmotové sostav s pržno vazbo SYSTEM NEUR. MODEL z 1 e ^ Obr. 21 Identifikace nelineární sostav NEUR. REGUL. REF. MODEL ε ^ M L M NEUR. MODEL z 1 Obr. 22 Princip čení neronového reglátor e * Dalším výzkmným projektem, jehož jsem bl řešitelem v letech 1996 až 1998, bl grant GAČR s názvem "Neronové a fzz logické řízení elektrických pohonů", spolřešitelem bl Ústav pro elektrotechnik AVČR. Cílem projekt blo ověření možností moderních algoritmů z oblasti mělé inteligence, jako jso mělé neronové sítě a fzz logika, pro modelování a řízení elektrických pohonů, výkonových polovodičových měničů a aktivních filtrů. Neronovo síť lze v reglačních strktrách, ted i ve strktrách elektrických pohonů, požít jednak k identifikaci a modelování zejména nelineárních sostav (obr. 21), jednak jako zpětnovazební nelineární reglátor nebo nelineární předkorekce (feedforward). Neronový * NEUR. FEEDF. PID ff SYSTEM Obr. 23 Strktra s neronovým feedforwardem SYSTEM INVERS. MODEL zpětnovazební reglátor se obvkle trénje s neronovým modelem sostav pomocí lineárního referenčního model, viz obr. 22. Nelinearita sostav je kompenzována "inverzní" nelinearito zpětnovazebního neronového reglátor. Pro elektrické servopohon se kázala jako jednodšší a z hlediska chb sledování trajektorie přesnější strktra s klasickým PID reglátorem a nelineárním neronovým feedforwardem (obr.23), který je trénován na inversní model sostav (obr. 24). Jako inversní model často vhoví t.zv. steadstate model, t.j. model v stáleném stav, který je jednodšší ( robotické sořadnice je to pohb konstantní rchlostí). Strktra s neronovým feedforwardem bla ověřena na servopohon klobového robot, kde nelineární feedforward kompenzoval vliv gravitačních sil [5], [6]. Jino aplikací v robotice je vžití neronové sítě pro řešení t.zv. inverzního problém kinematik, spočívajícího v transformaci kartézských sořadnic x na klobové sořadnice robot q, obr. 25. Analtické řešení vžadje počítání inverzního x* q* q x NN Pohon Robot Jakobián v reálném čase, naproti tom natrénovaná neronová síť, q jejímiž vstp jso kartézské sořadnice a výstp robotické klobové sořadnice, je podstatně Obr. 25 Inverzní transformace sořadnic rchlejší [7]. e ^ Obr. 24 Princip čení inversního model 21 22

12 Rozvoj obor stdia Tato část přednášk je věnována jednak rozvoji stdijního obor silnoprodá elektrotechnika a elektroenergetika, a to v jeho zaměření na elektrické pohon a výkonovo elektronik, jednak obecněji stdijním programům elektrotechnika a informatika na VUT FEI v Brně. Hlavním cílem rozvoje zaměření na elektrické pohon a výkonovo elektronik je sostavné bdování brněnské pohonářské škol, zaměřené na pohon malých výkonů s vsokým obsahem řídicí a reglační elektronik, které jso rčen především pro kompletaci atomatizovaných sstémů. V rámci sočasných i bdocích výzkmných projektů a přímé spolpráce s průmslem se zaměříme na servomotor s permanentními magnet, na relktanční motor, na krokové motor a na vektorově řízené asnchronní motor, včetně příslšných polovodičových výkonových měničů pro jejich napájení a mikropočítačových reglátorů. Bdeme rozvíjet moderní reglační strktr a algoritm řízení elektrických pohonů včetně algoritmů z oblasti mělé inteligence, jako jso mělé neronové sítě a fzz logické řízení. I nadále bdeme ve spolpráci s faklto strojního inženýrství rozvíjet mechatronik jako vědecký i stdijní obor. Pokd jde o stdijní program obor silnoprodé elektrotechnik a elektroenergetik, je možno jej považovat za vhovjící sočasným podmínkám a odpovídající svo strktro stdijním programům ostatních oborů stdia na FEI. Domnívám se však, že jak náplň, tak i form stdia je vhodné zlepšovat ve smsl rozvíjení tvůrčích inženýrských schopností. K inženýrské činnosti potřebjí naši absolventi nejen odborné znalosti, ale zejména osvojení metodik inženýrské práce, k níž patří nejen počítačová podpora projektování, konstrování, simlace, testování a řízení technologických procesů, ale i schopnosti samostatně analzovat problém, hledat řešení, rozhodovat, komnikovat a jednat s lidmi. Rozvíjení těchto schopností je možné podporovat přesováním stdijní zátěže na samostatno tvůrčí činnost, jako jso individální a skpinové projekt, semináře s aktivní účastí, stdim z cizojazčné literatr a v neposlední řadě i absolvování části stdia na zahraniční niverzitě. V minlém akademickém roce koncipovala FEI nové stdijní program podle požadavků nového vsokoškolského zákona. Dle mého sbjektivního pohled lze jednotlivé program charakterizovat takto: stdijní program magisterského stdia je téměř optimální pro t stdent, kteří pokračjí v doktorském stdi: má rozsáhlý teoretický základ, volbo volitelných předmětů ve 2. stpni lze získat i úzce specializované odborné znalosti, snad jediným nedostatkem je malý důraz na znalosti cizích jazků. Stdijní program magisterského stdia pro inženýr, nastpjící po absolvování stdia do praxe, není již dle mého názor optimální, což se rovněž odrazilo ve výsledcích anket absolventů, pořádané v roce Podle této anket považje 60 % absolventů jazkové vzdělání za nedostatečné, 30 % absolventů postrádá ekonomické a managerské vzdělání a téměř 80 % absolventů se domnívá, že škola nerozvíjí schopnost mezilidské komnikace. Podle mne je ve strktře stdijního program předimenzován teoretický základ v 1. stpni stdia, dále se domnívám, že předepsaná kreditová skladba (spol s hodnocením pedagogických výkonů) potlačje stdim netechnických předmětů, v důsledk čehož chbí absolventům ekonomické, managerské a nakonec i hmanitní znalosti a zejména aktivní znalost alespoň dvo cizích jazků. Vzhledem k poloze naší repblik, obchodním kontaktům a vzhledem k tom, že i nás působí řada zahraničních firem a naši absolventi bdo pracovat ve stále větší míře ve sjednocené Evropě, je až zarážející téměř zanedbatelná znalost jiných evropských jazků kromě angličtin. Pokd bch chtěl hodnotit nově zaváděné bakalářské stdim tp "Y", tak v pojetí, jak je navrženo, nemůže plnit obdob anglosaského bakalářského stpně niverzitního vzdělání, a bde ted i nadále cesto z noze pro t stdent, kteří nestačí postopit na magisterský stpeň. Přestože je bakalář často definován jako "provozní" inženýr, v jeho stdijním program je celý dvoletý teoretický základ magisterského stdia, na odborné předmět včetně odborné praxe a závěrečného bakalářského projekt zbývají poze tři semestr. Domnívám se proto, že se již v blízké bdocnosti vzhledem k demografickém vývoji a ke stále se rozšiřjící nabídce vsokoškolského stdia dostane náš sstém do potíží, protože velké procento přijatých stdentů nebde schopno projít stávajícím 1. stpněm, pokd zůstane obsahově a rozsahově beze změn. Východiskem b mohl být standardní seriový bakalářský stpeň, ovšem s podstatně omezeným teoretickým základem, při čemž náročnější části teoretického základ b mohl být přesnt do magisterského stpně, případně i jako volitelné a přizpůsobené jednotlivým oborům. Závěr Závěrem své přednášk bch chtěl vjádřit přesvědčení, že obor silnoprodé elektrotechnik jso perspektivními obor, a to jak ve výzkm a vývoji nových technologií, tak i jako obor stdia na VUT v Brně. Výchova a vzdělávání mladých inženýrů je, podobně jako inženýrská činnost, činností tvůrčí, z níž plne jak spokojení nad dosaženými výsledk, tak i nestálé hledání nových a lepších řešení. Nejvšším cílem každého čitele, a ted i cílem mým, je vchovávat všestranně intelektálně vzdělané a schopné absolvent, vštěpovat jim lásk k povolání a zanícenost pro inženýrsko práci a být jim vzorem i svým vstpováním a chováním. Děkji za pozornost

13 Seznam pblikací [1] GLASER, A., MÜLLERLÜBECK, K.: Theorie der Stromrichter, Bd. 1, Elektrotechnische Grndlagen, Berlin, 1935 [2] JAECKLIN, A.: Ftre Devices and Modls for Power Electronic Applications, Proc. of EPE 1993, Brighton, pp. 18 [3] SKALICKÝ, J.: The New Generation of Brshless Drives for Machine Tools Applications, Int. Conf. ED&PE, Košice, 1992, pp [4] SKALICKÝ, J.: Motion Control of MltiAxes Mechatronic Sstems, Proceedings of EDPE '96, High Tatras, Slovakia, 1996, pp [5] SKALICKÝ, J.: Neral Control of Servodrives in Mechatronic sstems, Proceedings of PEMC '98, Prage, 1998, pp [6] SKALICKÝ, J.: Motion Control of Robotic Joints Appling Neral Networks, Proc. of the Int. Conf. Mechatronics and Robotics '99, Brno, 1999, pp [7] SKALICKÝ, J.: Application of Neral Networks in Robotics, Proceedings of Mechatronics and Robotics '97, TU Brno, 1997, pp [8] SKALICKÝ, J.: Reglační vlastnosti otáčkové smčk stejnosměrného pohon MEZOMATICK, Elektrotechnický obzor 74, 1985, č.56, str [9] SKALICKÝ, J.: Vliv způsob řízení na statické charakteristik stejnosměrného tranzistorového měniče, Elektrotechnický obzor 79, 1990, č.5, str [10] BOSE, B.: Power Electronics and Motion Control Technolog Stats and Recent Trends, IEEE Transactions on IA, Vol. 29, No 5, Sept./Oct. 1993, pp [11] YASUHIKO DOTE: Application of Modern Control Techniqes to Motor Control, Proc. of the IEEE, Vol. 76, No 4, April 1988, pp Abstract This lectre reviews the contemporar state of electrical drives and power electronics which is the std programme of the branch Power Electrical Engineering and Power Sstems at Brno Universit of Technolog, Faclt of Electrical Engineering and Compter Science. As an introdcing part there is described the histor of electrical drives and power electronics as a modern discipline raised b development of electronics, semicondctor technolog and microelectronics. There is emphasized the sstemapproach of electrical drives. The contemporar state of the technolog is characterized b review of electrical machines, power semicondctor devices and strctres of power converters, b review of electrical servodrives most sed for indstrial applications and lastl b review of the most applied control strctres and control algorithms. At the end of this part there are mentioned some problems to be solved in the near ftre and there are denoted trends which seem to be prospective in frther development of electrical drives and power electronics. Next part of the lectre briefl evalates the athor's contribtion to the development of this branch partl b realized engineering works servodrives for nmeric controlled machines and robots, partl b reslts of research projects pblished in proceedings of conferences. The conclsion of the lectre is devoted to perspectives of electrical drives and power electronics as a sbject of teaching in the Brno Universit of Technolog