Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την κατασκευή κυκλώματος για την οδήγηση και τον έλεγχο Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμου Μαγνήτη για μικρό ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήμα...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2018
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10958 |
| id |
nemertes-10889-10958 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ηλετρονικοί μετατροπείς Τριφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος κινητήρα Σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη Three-phase inverters Matlab Kicad Simulink Vector control Permanent magnet synchronous motors 621.381 532 2 |
| spellingShingle |
Ηλετρονικοί μετατροπείς Τριφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος κινητήρα Σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη Three-phase inverters Matlab Kicad Simulink Vector control Permanent magnet synchronous motors 621.381 532 2 Μακρής, Πέτρος Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την κατασκευή κυκλώματος για την οδήγηση και τον έλεγχο Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμου Μαγνήτη για μικρό ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός είναι η μελέτη και η κατασκευή κυκλώματος τριφασικού αντιστροφέα ισχύος και η ανάπτυξη κατάλληλης τεχνικής ελέγχου η οποία πρέπει να είναι ακριβής και να οδηγεί σε καλή δυναμική απόκριση, έτσι ώστε το συνολικό σύστημα να ανταποκρίνεται στις γρήγορες μεταβολές, όπως απαιτεί η λειτουργία του ηλεκτρικού οχήματος.
Αρχικά, πραγματοποιείται μια εκτενής αναφορά στην πορεία των ηλεκτρικών οχημάτων από τη στιγμή που πρωτοεμφανίστηκαν μέχρι και τη σημερινή εποχή.
Στη συνέχεια αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις λειτουργίας της μηχανής που μελετήθηκε και αναλύεται ο έλεγχος που ακολουθήθηκε. Η λειτουργία του συστήματος προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Matlab/Simulink και παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για διάφορες τιμές της ροπής αναφοράς και για διάφορες τιμές της ροπής φορτίου. Επειδή δεν υπήρχε διαθέσιμος αισθητήρας υπολογισμού της θέσης του δρομέα ήταν απαραίτητη η ανάπτυξη μιας μεθόδου εκτίμησης της θέσης του δρομέα. Έτσι, πραγματοποιήθηκε θεωρητική ανάλυση και προσομοίωση του εκτιμητή που χρησιμοποιήθηκε και παρατέθηκαν τα αποτελέσματα, ενώ επιπλέον έγινε σύγκριση με τη θέση του δρομέα που δίνει το μπλοκ του μοντέλου του κινητήρα στο Simulink.
Το επόμενο βήμα ήταν ο σχεδιασμός και η κατασκευή των κυκλωμάτων ελέγχου και ισχύος, καθώς επίσης και η επιλογή των στοιχείων των κυκλωμάτων αυτών. Επίσης παρουσιάστηκαν τα βασικά χαρακτηριστικά του μικροελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε και αναλύθηκαν τα περιφερειακά που χρησιμοποιήθηκαν.
Τέλος παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που επιλέχθηκε για τη δοκιμή των βασικών επιμέρους λειτουργιών της μεθόδου που αναπτύχθηκε και γίνεται παράθεση των αποτελεσμάτων. Ακολουθούν τα συμπεράσματα της μελέτης και οι προοπτικές για μελλοντική εργασία. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Μακρής, Πέτρος |
| format |
Thesis |
| author |
Μακρής, Πέτρος |
| author_sort |
Μακρής, Πέτρος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10958 |
| work_keys_str_mv |
AT makrēspetros meletēkaikataskeuēēlektronikoumetatropeaischosgiatonelenchokinētēramikouēlektrikouochēmatos AT makrēspetros studyandconstructionofathreephaseinverterforthemotorcontrolofasmallelectricvehicle |
| _version_ |
1771297208706007040 |
| spelling |
nemertes-10889-109582022-09-05T11:17:54Z Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχός για τον έλεγχο κινητήρα μικού ηλεκτρικού οχήματος Study and construction of a three phase inverter for the motor control of a small electric vehicle. Μακρής, Πέτρος Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Makris, Petros Ηλετρονικοί μετατροπείς Τριφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος κινητήρα Σύγχρονες μηχανές μόνιμου μαγνήτη Three-phase inverters Matlab Kicad Simulink Vector control Permanent magnet synchronous motors 621.381 532 2 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την κατασκευή κυκλώματος για την οδήγηση και τον έλεγχο Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμου Μαγνήτη για μικρό ηλεκτρικό αυτοκίνητο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη και η κατασκευή κυκλώματος τριφασικού αντιστροφέα ισχύος και η ανάπτυξη κατάλληλης τεχνικής ελέγχου η οποία πρέπει να είναι ακριβής και να οδηγεί σε καλή δυναμική απόκριση, έτσι ώστε το συνολικό σύστημα να ανταποκρίνεται στις γρήγορες μεταβολές, όπως απαιτεί η λειτουργία του ηλεκτρικού οχήματος. Αρχικά, πραγματοποιείται μια εκτενής αναφορά στην πορεία των ηλεκτρικών οχημάτων από τη στιγμή που πρωτοεμφανίστηκαν μέχρι και τη σημερινή εποχή. Στη συνέχεια αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, παρουσιάζονται οι βασικές εξισώσεις λειτουργίας της μηχανής που μελετήθηκε και αναλύεται ο έλεγχος που ακολουθήθηκε. Η λειτουργία του συστήματος προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Matlab/Simulink και παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα για διάφορες τιμές της ροπής αναφοράς και για διάφορες τιμές της ροπής φορτίου. Επειδή δεν υπήρχε διαθέσιμος αισθητήρας υπολογισμού της θέσης του δρομέα ήταν απαραίτητη η ανάπτυξη μιας μεθόδου εκτίμησης της θέσης του δρομέα. Έτσι, πραγματοποιήθηκε θεωρητική ανάλυση και προσομοίωση του εκτιμητή που χρησιμοποιήθηκε και παρατέθηκαν τα αποτελέσματα, ενώ επιπλέον έγινε σύγκριση με τη θέση του δρομέα που δίνει το μπλοκ του μοντέλου του κινητήρα στο Simulink. Το επόμενο βήμα ήταν ο σχεδιασμός και η κατασκευή των κυκλωμάτων ελέγχου και ισχύος, καθώς επίσης και η επιλογή των στοιχείων των κυκλωμάτων αυτών. Επίσης παρουσιάστηκαν τα βασικά χαρακτηριστικά του μικροελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε και αναλύθηκαν τα περιφερειακά που χρησιμοποιήθηκαν. Τέλος παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη που επιλέχθηκε για τη δοκιμή των βασικών επιμέρους λειτουργιών της μεθόδου που αναπτύχθηκε και γίνεται παράθεση των αποτελεσμάτων. Ακολουθούν τα συμπεράσματα της μελέτης και οι προοπτικές για μελλοντική εργασία. This diploma thesis focuses on the simulation and construction of two circuit boards for the control of a Permanent Magnet Synchronous Motor for a small electric vehicle. The thesis elaborated in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The primary target of this thesis is the construction of a three phase power inverter circuit and the implementation of an appropriate control strategy which must be accurate and lead to good dynamic response so that the overall system responds to rapid changes as required by the operation of the electric vehicle. Initially, an extensive reference is made to the history of electric vehicles from the moment they first appear up to the present time. The basic features of a permanent magnet motor are then analyzed, the basic operating equations of the engine studied are presented and the control technique followed is analyzed. The operation of the system was simulated by the Matlab/Simulink program and the results for different values of the reference and load torque were presented. Because there was no available sensor for the calculation of the position of the rotor, it was necessary to develop a method of estimating the position of the rotor. Thus, the theoretical analysis and simulation of the estimator used was performed and the results were presented, and compared with the position of the rotor that gives the engine model block in Simulink. The next step was the design and construction of the control and power circuits, as well as the selection of the elements of these circuits. Also the basic features of the microcontroller used were presented and the peripherals used were analyzed. Last but not least, the experimental array was selected to test the basic sub-functions of the developed method and the results are quoted. For that reason, a program was written in C in order to implement the operations needed in the testing process. The final stage of this thesis was the overall evaluation of the system by the examination of the results obtained by the experiments and the prospects for future work. 2018-01-17T06:53:57Z 2018-01-17T06:53:57Z 2017-10-16 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10958 gr 0 application/pdf |
