| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη, την προσομοίωση και την ανάπτυξη κατάλληλου υλικολογισμικού για την οδήγηση ενός τριφασικού αντιστροφέα τάσης με σκοπό τον έλεγχο ταχύτητας μιας σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη με έκτυπους πόλους σε εργαστηριακό χώρο. Η εργασία πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στόχος είναι η υλοποίηση μιας μεθοδολογίας διανυσματικού ελέγχου που να μπορεί να εφαρμοσθεί σε ένα ηλεκτροκινητήριο σύστημα και να προσαρμόζει ανά πάσα στιγμή την ταχύτητα του κινητήρα στην τιμή αναφοράς που δίνει ο χρήστης. Επομένως πέρα από την ομαλή λειτουργία σε μόνιμη κατάσταση, ο έλεγχος θα πρέπει να ανταποκρίνεται εξίσου καλά και γρήγορα σε περιπτώσεις μεταβατικών καταστάσεων ως προς την ταχύτητα αναφοράς και το μηχανικό φορτίο. Αρχικά, πραγματοποιείται μια ιστορική αναδρομή στην δημιουργία και εξέλιξη των ηλεκτρικών κινητήρων καθώς και μία σύγκριση ανάμεσα σε αυτούς και τους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Έπειτα γίνεται σύντομη παρουσίαση της θεωρίας των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος και πιο συγκεκριμένα του τριφασικού αντιστροφέα ισχύος που αποτελεί βασικό τμήμα του ηλεκτροκινητήριου συστήματος. Επιπλέον παρουσιάζονται κάποιες βασικές μέθοδοι παλμοδότησης οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως για την λειτουργία των αντιστροφέων. Ακολουθεί περιγραφή της δομής, των κατασκευαστικών χαρακτηριστικών και της λειτουργίας των σύγχρονων μηχανών μόνιμου μαγνήτη. Πραγματοποιείται παρουσίαση του μετασχηματισμού Clarke και Park καθώς και των βασικών εξισώσεων της μηχανής που χρησιμοποιούνται στον έλεγχο. Στη συνέχεια αναλύονται η θεωρία και οι εξισώσεις του διανυσματικού ελέγχου. Πιο συγκεκριμένα στην παρούσα διπλωματική χρησιμοποιούνται οι τεχνικές Μέγιστης Ροπής ανά Αμπέρ & Εξασθένισης Πεδίου οι οποίες παράγουν κατάλληλα ρεύματα αναφοράς ανάλογα με την ταχύτητα αναφοράς της μηχανής. Εκτεταμένη αναφορά γίνεται και στην μέθοδο του Sliding Mode Observer που υπολογίζει την ταχύτητα και τη θέση του δρομέα χωρίς την ανάγκη χρήσης κάποιου αισθητήρα. Το επόμενο βήμα είναι η εύρεση των απαραίτητων παραμέτρων της υπό μελέτη μηχανής και η προσομοίωση του όλου ηλεκτροκινητήριου συστήματος στο περιβάλλον του Simulink σε διάφορες περιπτώσεις λειτουργίας. Ακολουθεί ανάλυση του μικροεπεξεργαστή STM32F446RCT6 και ανάπτυξη του απαραίτητου κώδικα για την εφαρμογή του ελέγχου στον χρησιμοποιούμενο αντιστροφέα. Τέλος γίνεται παρουσίαση της υπό μελέτη διάταξης, των πειραμάτων που διεξήχθησαν και των συμπερασμάτων που προέκυψαν από την όλη εργασία.
|
|---|
