| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον σχεδιασμό, την προσομοίωση και την υλοποίηση του ελέγχου ταχύτητας μιας σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη. Η διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Ο στόχος της εργασίας είναι η μελέτη ενός συστήματος αποτελούμενου από τριφασικό αντιστροφέα και σύγχρονο κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, με σκοπό την κατάστρωση του μοντέλου του συστήματος ελέγχου ταχύτητας, την επικύρωση της ανάλυσης αυτής μέσω προσομοιώσεων και την εφαρμογή αυτών σε πειραματική διάταξη. Παράλληλα, μελετώνται μέθοδοι ελέγχου χωρίς τη χρήση αισθητήρων, μέσω των παρατηρητών Luenberger και Sliding Mode, οι οποίοι παρέχουν εκτίμηση για τη θέση και την ταχύτητα του κινητήρα.
Αρχικά, γίνεται αναφορά στη δομή ενός ηλεκτροκινητήριου συστήματος, τα επιμέρους στοιχεία που το απαρτίζουν και τις εφαρμογές σε διάφορα συστήματα. Έπειτα, μελετάται η σύγχρονη μηχανή με μόνιμους μαγνήτες και παρουσιάζονται τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και οι επιμέρους κατηγορίες των κινητήρων αυτών. Εξάγονται οι εξισώσεις που περιγράφουν το μοντέλο της μηχανής και με τη χρήση των μετασχηματισμών Park και Clarke απλοποιείται το σύστημα των εξισώσεων αυτών.
Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος, δίνοντας έμφαση στον τριφασικό αντιστροφέα, ο οποίος αποτελεί θεμελιώδες τμήμα του συστήματος, ενώ περιγράφονται οι διάφορες τεχνικές για την παλμοδότησή του.
Ακολούθως, αναπτύσσεται η θεωρία και οι καταστατικές εξισώσεις του διανυσματικού ελέγχου, τόσο με αισθητήρες, όσο και χωρίς την παρουσία αυτών. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα μοντέλα που περιγράφουν τη λειτουργία των παρατηρητών Luenberger και Sliding Mode στον συνεχή και διακριτό χρόνο.
Το επόμενο στάδιο είναι η εύρεση των παραμέτρων της προς μελέτη σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη και η υλοποίηση του συστήματος ελέγχου σε περιβάλλον προσομοίωσης Matlab/Simulink με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων για τη λειτουργία της διάταξης. Έπεται η παράθεση των λειτουργιών και δυνατοτήτων του μικροεπεξεργαστή STM32F446RE και η παραγωγή του υλικολογισμικού (firmware) για τον έλεγχο της μηχανής.
Τέλος, παρουσιάζονται η υπό μελέτη πειραματική διάταξη, οι ενέργειες που έλαβαν χώρα και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία.
|
|---|
