Vianaikaisten tietojen tallennus taajuusmuuttajassa

Abstract

Taajuusmuuttaja on sähkömoottorikäytön osa, jota käytetään muun muassa moottorin portaattomaan pyörimisnopeuden säätöön. Tässä työssä esitetään ratkaisuja taajuusmuuttajan sisäisten mittaus- ja ohjaustietojen tallennusta varten. Tiedonkeruu on tärkeää, koska se helpottaa vikojen diagnosoinnissa. Nykyisillä tuotteilla tiedonkeruun toteuttaminen on kuitenkin haasteellista. Taajuusmuuttajasta saattaa katketa virrat vikatilanteen vuoksi, jonka takia aikaa tietojen tallennukseen on hyvin rajoitetusti. Koska tallennettavissa oleva tietomäärä riippuu väylä- ja muistinopeuksista, tutkitaan työssä erilaisia muisti- ja tiedonsiirtotekniikoita. Työn lopussa esitetty esimerkkitoteutus perustuu tietojen puskurointiin jatkuvasti taajuusmuuttajan ollessa käynnissä. Kun vikatilanne havaitaan, siirretään puskurin sisältö erilliselle muistipiirille. Rengaspuskuri toteutettiin FPGA:han integroidulla SRAM-muistilla, ja tietojen pysyvään tallennukseen käytettiin EPCS-konfigurointilaitetta. Esimerkkitoteutuksen tavoin toimivaa ratkaisua voidaan hyödyntää nykyisten tuotteiden kanssa, mutta tulevaisuuden tuotteita suunniteltaessa on suositeltavaa käyttää uusia teknologioita, kuten haihtumatonta RAM-muistia, jotta tietoja voitaisiin tallentaa nykyistä enemmän.

A frequency converter is a part of an electric drive used for controlling the speed of a motor. This thesis presents solutions for storing internal measurement data during a possible failure in the converter. Data logging is important, because it helps to diagnose the failure but such features are rare in current products. It is possible that a fault condition causes an outage of the entire drive, in which case there is not lot of time to store the data. Because the amount of storable data depends on bus and memory speed, different memory and data transfer technologies are examined. In the end of the thesis, an example implementation is presented. It relies on buffering data during the normal use of the drive and on storing the data to a separate memory circuit when a fault is detected. A circular buffer is used on embedded SRAM of a FPGA circuit and an EPCS configuration device is used for storing data. Solutions similar to the example implementation can be exploited with current products. However, with future products, it is recommendable to consider using new technologies, such as non-volatile random access memory (nvRAM), for increasing storage capacity.