Μελέτη και κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα για ηλεκτρικό αγωνιστικό μονοθέσιο όχημα

• Κύριος συγγραφέας: Σύρπας, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Τριφασικοί αντιστροφείς; Ηλεκτρικά αγωνιστικά οχήματα; FOC; Thee phase inverters; PMSM; MTPA; Field oriented control; UoP racing team; LMS; LEMEC; Motor inverters; 629.229 3

Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών σε συνεργασία με το Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής και Αυτοματισμού (LMS) του τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών . Σκοπός είναι η μελέτη και κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα, για τον έλεγχο τριφασικού κινητήρα μόνιμου μαγνήτη μέγιστης ισχύος 35kW, που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικό αγωνιστικό μονοθέσιο Formula Student. Το ηλεκτροκινητήριο σύστημα του μονοθέσιου προς μελέτη αποτελείται από τέσσερεις κινητήρες, καθένας από τους οποίους δίνει κίνηση σε κάθε τροχό ανεξάρτητα. Αρχικά γίνεται μία σύντομη περιγραφή του διαγωνισμού Formula Student και της φοιτητικής ομάδας του Πανεπιστημίου Πατρών, UoP Racing Team. Ακολουθεί μία ανάλυση των διαφορετικών τοπολογιών ηλεκτροκινητήριων συστημάτων ενώ διευκρινίζονται οι περιορισμοί βάσει των κανονισμών του διαγωνισμού. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά των διαφορετικών τύπων σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη, των εξισώσεων που διέπουν τη λειτουργία τους καθώς και το ισοδύναμο κύκλωμα τους. Αναφέρονται επίσης τα χαρακτηριστικά του κινητήρα προς μελέτη. Γίνεται ανάλυση του αντιστροφέα και των διαφορετικών μεθόδων παλμοδότησης του με έμφαση στη διαμόρφωση εύρους παλμών με χρήση διανύσματος στο χώρο (SVPWM). Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την ανάπτυξη του αλγορίθμου Μέγιστης ροπής ανά αμπέρ (MTPA) . Στο περιβάλλον Simulink γίνεται προσομοίωση του κλειστού βρόχου ελέγχου προσανατολισμένου στο πεδίο με αισθητήρα θέσης (FOC) χρησιμοποιώντας τις αναφορές ρευμάτων του αλγορίθμου MTPA υπό τη μορφή πινάκων. Ακολουθεί λεπτομερής αναφορά των κυκλωμάτων που σχεδιάστηκαν για τη λειτουργία του αντιστροφέα και υλοποιήθηκαν σε τρεις διαφορετικές πλακέτες. Γίνεται επίσης αναφορά του τρόπου υλοποίησης του κλειστού βρόχου ελέγχου σε μικροελεγκτή. Σημαντική επίσης είναι και η μελέτη για τον υπολογισμό των απωλειών των ημιαγωγικών στοιχείων που επηρέασαν τον σχεδιασμό και κατασκευή της ψυκτικής πλάκας. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων που διεξήχθησαν, τα συμπεράσματα που προέκυψαν και προτάσεις μελλοντικής βελτίωσης του αντιστροφέα.