Σχεδιασμός, Μοντελοποίηση και Πειραματική Επιβεβαίωση Διανυσματικού Ελέγχου Σύγχρονου Κινητήρα Μονίμων Μαγνητών για Εφαρμογές Ηλεκτρικών Οχημάτων

Αδαμόπουλος, Νικόλαος; Adamopoulos, Nikolaos

dc.contributor.author	Αδαμόπουλος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Adamopoulos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2015-04-24T12:35:10Z
dc.date.available	2015-04-24T12:35:10Z
dc.date.issued	2015-04-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40603
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9040
dc.rights	Default License
dc.subject	Συστήματα ηλεκτρικής κίνησης	el
dc.subject	Ηλεκτρικά οχήματα	el
dc.subject	Έλεγχος προσανατολισμένου πεδίου	el
dc.subject	Σύγχρονη μηχανή μονίμων μαγνητών	el
dc.subject	Βέλτιστη τροχιά επιτάχυνσης	el
dc.subject	Electric drive systems	en
dc.subject	Electric vehicles	el
dc.subject	Field oriented control	el
dc.subject	Synchronous permanent magnet machines	el
dc.subject	Optimal acceleration trajectory	el
dc.title	Σχεδιασμός, Μοντελοποίηση και Πειραματική Επιβεβαίωση Διανυσματικού Ελέγχου Σύγχρονου Κινητήρα Μονίμων Μαγνητών για Εφαρμογές Ηλεκτρικών Οχημάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρικές μηχανές	el
heal.classification	Ηλεκτρονικά ισχύος	el
heal.classification	Electric machines	en
heal.classification	Power electronics	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-12-18
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται τα συστήματα ελέγχου των σύγχρονων κινητήρων μονίμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτροκίνησης, με στόχο το σχεδιασμό συστήματος ηλεκτρικής πρόωσης πρότυπου οχήματος. Προς αυτή την κατεύθυνση, εξετάζονται οι πιο πρόσφατες τάσεις οδήγησης κινητήρων εναλλασσομένου ρεύματος, ενώ παράλληλα μοντελοποιείται και προσομοιώνεται το σύστημα ηλεκτρικής κίνησης στην μεταβατική και μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, εφαρμόζοντας διαφορετικές τεχνικές ελέγχου. Αρχικά, αναλύεται η λειτουργία των συστημάτων ηλεκτρικής κίνησης και παρουσιάζονται οι βασικές συνιστώσες τους. Αναπτύσσεται το δυναμικό μοντέλο της σύγχρονης μηχανής μονίμων μαγνητών, με την χρήση των διανυσμάτων χώρου, και ταυτόχρονα εξετάζονται οι πολυεπίπεδοι μετατροπείς τάσεως που χρησιμοποιούνται για την οδήγησή τέτοιου τύπου κινητήρων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στον αντιστροφέα δύο επιπέδων που χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές μικρής ισχύος, όπως η συγκεκριμένη. Επιπλέον για τον μετατροπέα δύο επιπέδων, συγκρίνεται η λειτουργία ημιτονοειδούς διαμόρφωσης εύρους παλμών, η διαμόρφωση μέσω διανυσμάτων χώρου και η διαμόρφωση με χρήση ζώνης υστέρησης ελέγχου του ρεύματος, έτσι ώστε να εξάγουμε συμπεράσματα για την χρησιμότητα και την καταλληλότητα τους στην δική μας εφαρμογή. Στην συνέχεια μοντελοποιείται το σύστημα ηλεκτρικής κίνησης και προσομοιώνονται οι κύριες στρατηγικές ελέγχου των σύγχρονων κινητήρων μονίμων μαγνητών. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται ο έλεγχος προσανατολισμένου πεδίου με διαμόρφωση μέσω διανυσμάτων χώρου (SVM-FOC) και ζώνης υστέρησης ελέγχου του ρεύματος (HBCC-FOC), καθώς και του PWM προβλεπτικού ελέγχου (Deadbeat control). Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης συγκρίνονται και οδηγούν στην υλοποίηση σε μικροεπεξεργαστή του ελέγχου προσανατολισμένου πεδίου με ελέγχο ρεύματος μέσω ζώνης υστέρησης. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την επίτευξη υψηλών επιδόσεων κατά τις μεταβατικές αποκρίσεις, ενώ η συμφωνία τους με εκείνα της προσομοίωσης πιστοποιούν την ορθή λειτουργία του ελέγχου. Τέλος, για τις ανάγκες του πανευρωπαϊκού διαγωνισμού οικονομίας καυσίμου, στον οποίο συμμετέχει το συγκεκριμένο πρότυπο ηλεκτρικό όχημα, αναπτύσσεται βέλτιστη τεχνική εκκίνησης μέσω του προτεινόμενου συστήματος ελέγχου, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί, η κατανάλωση ενέργειας κατά την εκκίνηση.	el
heal.abstract	This diploma thesis analyzes permanent magnet synchronous motor drives for electric vehicle applications, focusing on the design of the electric propulsion system of a prototype vehicle with low energy consumption. The state of the art in ac motor drives is studied, as well as the electric motion system is modeled and simulated at dynamic and steady state operation, applying different control methodologies. First and foremost, electric drive system operation is analyzed and the crucial components are presented. The dynamic model of permanent magnet synchronous motor is developed, using the two axis theory and voltage source multilevel topologies which typically drive this kind of motors, are examined. Particular emphasis is given to two level inverter, which is widely used in small power motor drives. Its most significant modulation techniques such as sinusoidal pulse width modulation, space vector modulation and hysteresis band current controller are compared, in order to evaluate their suitability for this particular electric drive application. Furthermore, the electric motion system is modeled and system’s response is simulated using field oriented control with space vector modulation (SVM-FOC), hysteresis band current controller (HBCC-FOC) and pulse width modulation predictive control (Deadbeat Control). The simulation results are evaluated and the comparison between the above control strategies leads us to the implementation in Digital Signal Processor (DSP) of the field oriented control with hysteresis band current controller. The experimental results are in good agreement with the simulation results, validating the proposed control methodology and rendering it a favorable option for permanent magnet synchronous motor drives. Finally, an optimal-acceleration trajectory is developed, for the needs of the European fuel saving competition, in which the electric vehicle participate, on the proposed control scheme, so as to minimize, the input power of the inverter.	en
heal.advisorName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	175 σ.
heal.fullTextAvailability	true