Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης (bidirectional buck/boost converter), με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση του ηλεκτροκινητήριου συστήματος ενός ηλεκτρικού ποδηλάτου. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/11857 |
| id |
nemertes-10889-11857 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αναγεννητική πέδηση Σύγχρονες μηχανές μόνιμων μαγνητών Έλεγχος κινητήρα Έλεγχος ρεύματος Αμφίδρομοι μετατροπείς Power converters DC/DC converters Regenerative braking Permanent magnet synchronous motors Motor control Current control Bi-directional converters 629.229 3 |
| spellingShingle |
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αναγεννητική πέδηση Σύγχρονες μηχανές μόνιμων μαγνητών Έλεγχος κινητήρα Έλεγχος ρεύματος Αμφίδρομοι μετατροπείς Power converters DC/DC converters Regenerative braking Permanent magnet synchronous motors Motor control Current control Bi-directional converters 629.229 3 Κουγιούλης, Ιωάννης Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης (bidirectional buck/boost converter), με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση του ηλεκτροκινητήριου συστήματος ενός ηλεκτρικού ποδηλάτου. 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 σχεδίαση του μετατροπέα ισχύος και η υλοποίηση του ελέγχου του, με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η εγκατάστασή του σε οποιοδήποτε ηλεκτροκινητήριο σύστημα, με κινητήρα τύπου Brushless, χωρίς να απαιτείται τροποποίηση των ήδη υπαρχόντων κυκλωμάτων και συνδεσμολογιών. Αρχικά παρουσιάζεται το ηλεκτροκινητήριο σύστημα ενός ηλεκτρικού ποδηλάτου και στη συνέχεια αναλύονται διαφορετικές τεχνικές ελέγχου της πέδησης. Στη συνέχεια ακολουθεί η θεωρητική ανάλυση, η οποία χωρίζεται σε δύο τμήματα. Το πρώτο τμήμα αποτελεί η ανάλυση της λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη, καθώς και η παρουσίαση του ελέγχου της, όταν αυτή οδηγείται από τριφασικό αντιστροφέα τάσης. Το δεύτερο μέρος της θεωρητικής ανάλυσης περιλαμβάνει τη μελέτη των μαθηματικών σχέσεων και των χαρακτηριστικών καμπυλών του αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης, που έχει ως κύριο στοιχείο τη δυνατότητα ροής ενέργειας και προς τις δύο κατευθύνσεις, ανάλογα με τον έλεγχο που εφαρμόζεται. Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση ολόκληρου του ηλεκτροκινητήριου συστήματος, μαζί με τον αμφίδρομο μετατροπέα, σε περιβάλλον Matlab/Simulink, ώστε να διερευνηθεί η συμπεριφορά του σε συνθήκες πέδησης της σύγχρονης μηχανής. Τέλος, με βάση τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, παρουσιάζεται η διαδικασία κατασκευής του υπό μελέτη μετατροπέα, καθώς και οι πειραματικές μετρήσεις από την εργαστηριακή δοκιμή του, από τις οποίες υπολογίζεται τελικά ο βαθμός απόδοσης του μετατροπέα. |
| author2 |
Μητρονίκας, Επαμεινώνδας |
| author_facet |
Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Κουγιούλης, Ιωάννης |
| format |
Thesis |
| author |
Κουγιούλης, Ιωάννης |
| author_sort |
Κουγιούλης, Ιωάννης |
| title |
Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| title_short |
Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| title_full |
Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| title_fullStr |
Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| title_sort |
μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/11857 |
| work_keys_str_mv |
AT kougioulēsiōannēs meletēkaiylopoiēsēdiataxēsanaktēsēsenergeiasgiamikroēlektrikoochēma AT kougioulēsiōannēs studyandimplementationofaregenerativebrakingsystemforlightelectricvehicles |
| _version_ |
1771297347324608512 |
| spelling |
nemertes-10889-118572022-09-05T20:13:03Z Μελέτη και υλοποίηση διάταξης ανάκτησης ενέργειας για μικρό ηλεκτρικό όχημα Study and implementation of a regenerative braking system for light electric vehicles Κουγιούλης, Ιωάννης Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Τατάκης, Εμμανουήλ Kougioulis, Ioannis Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αναγεννητική πέδηση Σύγχρονες μηχανές μόνιμων μαγνητών Έλεγχος κινητήρα Έλεγχος ρεύματος Αμφίδρομοι μετατροπείς Power converters DC/DC converters Regenerative braking Permanent magnet synchronous motors Motor control Current control Bi-directional converters 629.229 3 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης (bidirectional buck/boost converter), με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας κατά την πέδηση του ηλεκτροκινητήριου συστήματος ενός ηλεκτρικού ποδηλάτου. 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 σχεδίαση του μετατροπέα ισχύος και η υλοποίηση του ελέγχου του, με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η εγκατάστασή του σε οποιοδήποτε ηλεκτροκινητήριο σύστημα, με κινητήρα τύπου Brushless, χωρίς να απαιτείται τροποποίηση των ήδη υπαρχόντων κυκλωμάτων και συνδεσμολογιών. Αρχικά παρουσιάζεται το ηλεκτροκινητήριο σύστημα ενός ηλεκτρικού ποδηλάτου και στη συνέχεια αναλύονται διαφορετικές τεχνικές ελέγχου της πέδησης. Στη συνέχεια ακολουθεί η θεωρητική ανάλυση, η οποία χωρίζεται σε δύο τμήματα. Το πρώτο τμήμα αποτελεί η ανάλυση της λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη, καθώς και η παρουσίαση του ελέγχου της, όταν αυτή οδηγείται από τριφασικό αντιστροφέα τάσης. Το δεύτερο μέρος της θεωρητικής ανάλυσης περιλαμβάνει τη μελέτη των μαθηματικών σχέσεων και των χαρακτηριστικών καμπυλών του αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης, που έχει ως κύριο στοιχείο τη δυνατότητα ροής ενέργειας και προς τις δύο κατευθύνσεις, ανάλογα με τον έλεγχο που εφαρμόζεται. Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση ολόκληρου του ηλεκτροκινητήριου συστήματος, μαζί με τον αμφίδρομο μετατροπέα, σε περιβάλλον Matlab/Simulink, ώστε να διερευνηθεί η συμπεριφορά του σε συνθήκες πέδησης της σύγχρονης μηχανής. Τέλος, με βάση τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, παρουσιάζεται η διαδικασία κατασκευής του υπό μελέτη μετατροπέα, καθώς και οι πειραματικές μετρήσεις από την εργαστηριακή δοκιμή του, από τις οποίες υπολογίζεται τελικά ο βαθμός απόδοσης του μετατροπέα. This diploma thesis focuses on the design and implementation of a bi-directional power dc-dc converter to drive the Brushless motor of an electric bike and recycle the energy resulted from the back electromotive force (BEMF) during braking. The thesis was completed at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The purpose of the diploma thesis is the construction and the control design of the bi-directional converter, in a way that it can be applied in any electric bike without modifications of the already existed electrical units. Initially, the electromotive system of the electric bike is presented and an extensive reference is made to the different braking techniques, some of which offer the opportunity to regenerate energy. The basic features of a permanent magnet motor are then analyzed and the control technique followed is presented, including the analysis of the dc/ac converter which drives the motor. In addition, the theoretical analysis of the bi-directional dc-dc converter is provided in order to achieve a better understanding of the circuit required. The next step is the simulation of the Brushless motor driven by the dc/ac converter for both open loop and closed loop operation. After the simulation, the need of a bi-directional converter is obvious and the whole system is again simulated with the addition of the aforementioned converter. Different control techniques are simulated, and the dynamic response of the system is evaluated. Finally, a laboratory-built prototype is designed and tested at various power levels for different duty cycles and closed loop configuration. 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. 2019-02-01T17:47:28Z 2019-02-01T17:47:28Z 2018-07-12 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11857 gr 6 application/pdf |
