Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα για τον έλεγχο κινητήρα μονίμων μαγνητών ηλεκτροκίνητου οχήματος με ενσωματωμένο σύστημα τηλεμετρίας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στη σχεδίαση, κατασκευή καθώς και μέτρηση ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, με σκοπό την οδήγηση Σύγχρονου Κινητήρα Μονίμων Μαγνητών. Ο κινητήρας αυτός, σε συνεργασία με τον παρόντα μετατροπέα, θα αποτελέσουν το κινητήριο σύστημα ενός πρωτότυπου ηλεκτροκίνητου οχήματος, το οποίο και θα συμμετάσχει στον πανευρωπαϊκό διαγωνισμό εξοικονόμησης ενέργειας Shell Eco Marathon. Αρχικά αναφέρονται επιγραμματικά τα επιμέρους στοιχεία του μετατροπέα καθώς και ενδεικτικά οι βασικές λειτουργίες τους. Αφού αποκτηθεί μια γενική ιδέα του περιεχομένου της διπλωματικής εργασίας, θα ξεκινήσουμε από τη βάση και θα παρουσιάσουμε τις προδιαγραφές της κατασκευής αυτής. Πιο συγκεκριμένα θα αναφερθούμε στις ανάγκες του οχήματος, στις ανάγκες του διαγωνισμού καθώς και στους λόγους για τους οποίους κληθήκαμε να κατασκευάσουμε καινούριο αντιστροφέα. Κατόπιν, θα παρουσιαστεί η μοντελοποίηση των επιμέρους κυκλωμάτων του μετατροπέα καθώς και τα πορίσματα τα οποία προέκυψαν και στη συνέχεια θα περάσουμε στο πιο σημαντικό κομμάτι της εργασίας που είναι η σχεδίαση καθώς και η κατασκευή του αντιστροφέα. Κλείνοντας θα γίνει παρουσίαση των μετρήσεων του κατασκευασμένου πλέον αντιστροφέως, καθώς και σύγκριση αυτών με τις προσομοιοτικές μετρήσεις. Επίσης θα αναφερθούν οι δυνατότητες που ανοίγονται στην ομάδα με χρήση του αντιστροφέα αυτού καθώς και πως θα μπορούσε πάνω στην ίδια πλακέτα να γίνει περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη.

This Diploma Thesis analyzes the design, construction and measurement of an electric power converter, in order to drive a permanent magnet synchronous motor. This machine in collaboration with the power converter, form the driving system of an electric prototype vehicle, which is going to participate in the European energy - saving competition Shell Eco Marathon. In the beginning of the paper, there is a brief reference to the converter’s components as well as its basic functions. Once a general idea of the paper’s content is acquired, a thorough presentation concerning the specifications of the construction will follow. More specifically, there will be reference to the needs of the vehicle, the needs of the competition, as well as the reasons why the manufacture of a new inverter was necessary. Moreover, the modeling of the individual circuits of the inverter are going to be presented and so are the conclusions which emerged. Subsequently, emphasis will be given to the main part of this paper, which is the design and construction of the inverter. Finally, the measurements of the fabricated inverter are going to be presented and compared to the measurements taken by the simulation system. Also, there is going to be a reference of the potentials given to the team using this inverter as well as some ideas considering further research and development in this specific board.