| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και την προσομοίωση ενός συστήματος για τον έλεγχο σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη (Permanent Magnet Synchronous Motor-PMSM). Σκοπός είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας ελέγχου η οποία να μπορεί να προσαρμοσθεί σε ένα σύστημα πρόωσης ενός πλωτού μέσου. Προκειμένου όμως η μέθοδος η οποία αναπτύσσεται να μπορεί να αξιοποιηθεί στην κατασκευή του συστήματος ελέγχου στο εργαστήριο, χρησιμοποιείται μια σύγχρονη μηχανή με μικρά χαρακτηριστικά μεγέθη.
Αρχικά, παρουσιάζονται οι τύποι μηχανών που αξιοποιούνται στα συστήματα πρόωσης πλωτών μέσων. Επίσης, θεμελιώνεται η ανάγκη για χρήση υβριδικών και ηλεκτρικών προωστήριων συστημάτων στα πλωτά μέσα μεγάλης ισχύος. Σε αυτή την κατεύθυνση περιγράφεται η λειτουργία του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη για αξιοποίηση σε ένα τέτοιο μέσο.
Ακολουθεί η θεωρητική ανάλυση τόσο της βασικής θεωρίας που αφορά τη λειτουργία των μόνιμων μαγνητών όσο και των μηχανών που τους περιέχουν ως δομικά στοιχεία. Αυτά αποτελούν βασικό υπόβαθρο προκειμένου να γίνει κατανοητή η λειτουργία της σύγχρονης μηχανής, αλλά και να εξηγηθεί το μοντέλο που την προσομοιώνει.
Αναλύεται η λειτουργία ενός κινητήριου συστήματος που περιλαμβάνει αφενός τον σύγχρονο κινητήρα και αφετέρου τον τριφασικό αντιστροφέα τάσης. Ο αντιστροφέας τάσης δέχεται κατάλληλα σήματα προκειμένου να τροφοδοτήσει τον στάτη της σύγχρονης μηχανής. Για την παραγωγή αυτών των σημάτων απαιτείται η χρήση κατάλληλης μεθόδου διανυσματικού ελέγχου, η οποίος με την σειρά της προϋποθέτει την ανίχνευση της θέσης του δρομέα. Το συνολικό σύστημα ολοκληρώνεται με τη μοντελοποίηση ενός παρατηρητή προκειμένου να εκτιμηθούν τα επιθυμητά σήματα, μέσω των μετρούμενων μεγεθών της μηχανής.
Στη συνέχεια ακολουθεί η παρουσίαση των διάφορων τεχνικών παλμοδότησης για τον αντιστροφέα αλλά και οι τεχνικές ελέγχου για ΣΜΜΜ. Τελικά επιλέγεται να χρησιμοποιηθεί ο διανυσματικός έλεγχος με προσανατολισμό στο πεδίο του δρομέα. Απαραίτητο στοιχείο για την οδήγηση του εν λόγω κινητήρα είναι η γνώση της θέσης του δρομέα. Η λογική που υιοθετείται για τον υπολογισμό της θέσης είναι η εκτίμηση της γωνίας του δρομέα χωρίς τη χρήση αισθητήρων. Προς το σκοπό αυτό, μοντελοποιείται ένας παρατηρητής ο οποίος στηρίζεται στα σήματα εξόδου της μηχανής και μέσω αυτού εκτιμάται η τάση εξ επαγωγής και κατ’ επέκταση η γωνιακή θέση του δρομέα.
Ακολούθως, η προσομοιώνεται το συνολικό σύστημα σε περιβάλλον Matlab-Simulink, μέσω του οποίου επιβεβαιώνεται η ορθότητα της λειτουργίας του συστήματος. Για τις προσομοιώσεις αξιοποιήθηκαν τα ισοδύναμα διακριτού χρόνου όσον αφορά τον παρατηρητή και ελήφθησαν υπόψιν οι πραγματικοί χρόνοι του συστήματος. Με αυτόν τον τρόπο, τα αποτελέσματα προσεγγίζουν όσο το δυνατόν τις πραγματικές τιμές ενός υλοποιήσιμου συστήματος αναλύεται η λειτουργία της μεθοδολογίας ελέγχου. Προκειμένου να ελεγχθεί η ορθή λειτουργία του συνολικού συστήματος, παρατηρητή και ελέγχου, η προσομοίωση δοκιμάζεται σε διαφορετικές τιμές της ταχύτητας αναφοράς, με μικρή ή μεγάλη απόκλιση από την ονομαστική τιμή. Τέλος, επιβεβαιώνεται ότι η σύγχρονη μηχανή είναι λειτουργική ακόμα και σε μεταβολές ορισμένων παραμέτρων (RS) λόγω εξωτερικών παραγόντων (π.χ. θερμοκρασία) κυρίως σε υψηλότερες στροφές αναφοράς.
|
|---|
