High Performance Electrical Drive System for a Biomechanical Test and Rehabilitation Equipment

Abstract

Suunniteltiin ja rakennettiin suoraa vääntömomenttisäätöä soveltava taajuudenmuuttajakäyttö oikosulkumoottorin ohjaukseen korvaamaan passiivinen jarrukäyttö. Laite on kuntoutuslaite, jolla tehdään lihasvoiman mittauksia ja voimaharjoituksia. Selvitettiin kaupallisten moottoreiden ja taajuudenmuuttajien suoritusominaisuuksia ja tämän perusteella valittiin käyttöön sopivat laitteet. Työssä esitetään kaksi oikosulkumoottorin ohjaustapaa: vektorisäätö ja suora vääntömomenttisäätö. Merkittävin osa tästä työstä käsittelee - tarkan turvallisuussuunnitelman lisäksi - kuntoutuslaitteen prototyypin komponentteja, kokoamista ja suoritustestien tuloksia.

In this thesis, a high performance direct torque controlled induction motor drive was designed and built to replace a passive non-motorized resistive brake mechanism in a biomechanical test and training system used mainly in rehabilitation. Different high performance motors and drives available in the market were studied and compared before selecting the appropriate technology. A study of two high performance control schemes of induction machine, namely vector control and direct torque control was also given. The components, assembly, and performance test results of the prototype drive in addition to a strict safety plan compose a major part of this thesis.