| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την προσομοίωση, το σχεδιασμό του κυκλώματος και την ανάπτυξη του αντίστοιχου λογισμικού ενός τριφασικού αντιστροφέα τάσης για τον έλεγχο σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη τοποθετημένου σε αγωνιστικό όχημα. 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 κατασκευή μιας αξιόπιστης και συμπαγούς τοπολογίας ικανής να τοποθετηθεί και να λειτουργήσει σε περιβάλλον αυτοκίνησης. Επομένως εκτός από τις απαιτήσεις ισχύος και γρήγορης απόκρισης κατά τα μεταβατικά φαινόμενα, είναι απαραίτητο να ικανοποιούνται επιπλέον απαιτήσεις όγκου και ασφαλείας. Οι απαιτήσεις όγκου ικανοποιούνται με την ενσωμάτωση των κυκλωμάτων ισχύος, τροφοδοσίας και ελέγχου σε μία πλακέτα, ενώ οι απαιτήσεις ασφαλείας ικανοποιούνται μέσω ηλεκτρικής απομόνωσης κυκλώματος υψηλής και χαμηλής τάσης.
Αρχικά, γίνεται μια ιστορική αναδρομή στην ηλεκτροκίνηση και μία σύντομη ανάλυση του ηλεκτροκινητήριου συστήματος ενός ηλεκτρικού οχήματος. Έπειτα παρατίθενται θεμελιώδεις έννοιες του μαγνητικού πεδίου και μελετώνται τα χαρακτηριστικά των μόνιμων μαγνητών και η αρχή λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη (ΣΜΜΜ).
Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι εξισώσεις της ΣΜΜΜ και η τοπολογία του αντιστροφέα. Ακολουθεί μια αναφορά στις βασικότερες μεθόδους παλμοδότησης ενός τριφασικού αντιστροφέα τάσης και αναλύεται η μέθοδος του άμεσου διανυσματικού ελέγχου ροής και ροπής. Επειδή αυτό το είδος ελέγχου περιλαμβάνει κλειστό βρόχο, παρουσιάζονται οι βασικές έννοιες της θεωρίας των ελεγκτών PID, ενώ γίνεται και μία περιγραφή των διατάξεων μέσω των οποίων μπορεί να γίνει η εκτίμηση της γωνιακής θέσης του δρομέα.
Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση σε περιβάλλον Simulink του ηλεκτροκινητήριου συστήματος προκειμένου να παρατηρηθεί η απόκριση του συστήματος σε διάφορα σενάρια λειτουργίας και να γίνει ο συντονισμός των ελεγκτών PI. Ακολουθεί η σχεδίαση της τοπολογίας ισχύος καθώς και του κυκλώματος παλμοδότησης και ελέγχου του ελεγκτή και η επιλογή των κατάλληλων στοιχείων.
Τέλος παρουσιάζεται η διάταξη που σχεδιάστηκε, γίνεται μεταφορά του λογισμικού παλμοδότησης και ελέγχου από την προσομοίωση στο μικροελεγκτή και παρουσιάζονται τα πειράματα που διεξήχθησαν. Επιπλέον περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο αντιμετωπίστηκαν διάφορα προβλήματα που προέκυψαν λόγω κατασκευαστικών ατελειών του κινητήρα. Κλείνοντας αναφέρονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν.
|
|---|
