Ανάπτυξη υλικού και λογισμικού για sensorless έλεγχο Brushless DC κινητήρα με xρήση DSP processor

Στάμου, Κωνσταντίνος; Stamou, Konstantinos

dc.contributor.author	Στάμου, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Stamou, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2016-11-02T11:37:20Z
dc.date.available	2016-11-02T11:37:20Z
dc.date.issued	2016-11-02
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43967
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13139
dc.rights	Default License
dc.subject	Sensorless	en
dc.subject	Motor control	en
dc.subject	BLDC motor	en
dc.subject	Back-EMF	en
dc.subject	Brushless DC motor	en
dc.subject	Χωρίς αισθητήρα	el
dc.subject	Έλεγχος κινητήρα	el
dc.subject	BLDC κινητήρας	el
dc.subject	Αντί-ΗΕΔ	el
dc.subject	Κινητήρας Σ.Ρ χωρίς ψήκτρες	el
dc.title	Ανάπτυξη υλικού και λογισμικού για sensorless έλεγχο Brushless DC κινητήρα με xρήση DSP processor	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρικές μηχανές	el
heal.classification	Ψηφιακά ηλεκτρονικά	el
heal.classification	Microcontrollers	el
heal.classification	Ηλεκτρονικά ισχύος	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/82141454a18e4198212661c8197ad4b72a7b3adb
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/44ecb2bfe0c4e95f31bc6ea2e001db0c3220efae
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2008020006
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/be03342f832a0fa2631519bdb0c8682807cd1e1b
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-09-29
heal.abstract	Η χρήση των κινητήρων brushless DC (BLDC) έχει επεκταθεί τα τελευταία χρόνια τόσο στις βιομηχανικές εφαρμογές όσο και στην αγορά των οικιακών συσκευών, των κλιματιστι-κών και της αυτοκινητοβιομηχανίας λόγω της υψηλής απόδοσης, της αθόρυβης λειτουργίας και της χαμηλής απαίτησης για συντήρηση. Παραδοσιακά στους κινητήρες BLDC πραγματοποιούνταν μεταγωγή έξι βημάτων με ηλεκτρονικό μεταγωγέα που ελεγχόταν από αισθητήρες θέσης. Για την μείωση του κόστους και της πολυπλοκότητας του συστήματος οδήγησης προτιμάται πλέον η οδήγηση χωρίς αισθητήρα. Αυτό το σχήμα ελέγχου βασίζεται στα σημεία διέλευσης του μηδενός (ZCPs) της back EMF για να υπολογίσει τη θέση του ρότορα. Η συμβατική μέθοδος όμως μέτρησης της back EMF που βασίζεται στην τάση ουδετέρου του κινητήρα έχει αρκετά μειονεκτήματα που μειώνουν το φάσμα των εφαρμογών. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναλύει την χρήση της back EMF για τον έλεγχο χωρίς αισθητήρα (sensorless) ενός κινητήρα brushless DC με την χρήση DSP μικροελεγκτή. Χρησιμοποιείται ωστόσο η τεχνική direct back EMF detection η οποία δεν χρειάζεται την τάση του ουδετέρου για την μέτρηση της back EMF. Αυτή η τεχνική πλεονεκτεί έναντι των συμβατικών μεθόδων που βασίζονται στην πληροφορία της τάσης του ουδετέρου προσφέ-ροντας μεγαλύτερο εύρος ταχυτήτων με χαμηλότερο κόστος. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται εισαγωγική ανασκόπηση των ειδών των ηλεκτρικών κινη-τήρων και ειδικά αναφορά στα χαρακτηριστικά των κινητήρων brushless DC. Στα επόμενα κεφάλαια γίνεται ανάλυση των ηλεκτρονικών μετατροπέων, των μεθόδων προσδιορισμού θέσης του κινητήρα, των μεθόδων ελέγχου και της ανάπτυξης του υλικού οδήγησης του κινητήρα. Οι απαιτήσεις όσον αφορά τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του ελεγκτή (τάση, ρεύμα, συχνότητα) επηρεάζουν την επιλογή των εξαρτημάτων του υλικού οδήγησης όπως είναι τα διακοπτικά στοιχεία ισχύος και οι πυκνωτές. Το σύστημα οδήγησης υλοποιήθηκε με την χρήση ενός ψηφιακού επεξεργαστή σήματος (dsPIC30F), ο οποίος προγραμματίστηκε με τον αλγόριθμο ελέγχου χωρίς αισθητήρα του κινητήρα BLDC. Η ανάπτυξη του προγράμματος που υλοποιεί τον αλγόριθμο έγινε σε γλώσσα C ώστε να είναι εύκολα κατανοητός ο κώδικας και επιπλέον να είναι εύκολες περαιτέρω τροποποιήσεις στην δομή του ελέγχου. Η υψηλή απόδοση του ψηφιακού επεξερ-γαστή σήματος προσέφερε ελαχιστοποίηση των καθυστερήσεων του βρόγχου ελέγχου.	el
heal.abstract	The use of brushless DC motors (BLDC) has expanded over the years. They are used both in industrial applications and also in the market of household appliances, air condition-ers and automotive industry because of their high efficiency, silent operation and low maintenance requirement. Traditionally, BLDC motors are commutated in six-step pattern by electronic commutator controlled by position sensors. Sensorless drive is preferred as it reduces the cost and the complexity of the drive system. This control scheme is based on the zero crossing points (ZCPs) of the back EMF, in order to calculate the position of the rotor. The conventional method of the back EMF sensing which is based on the motor neutral voltage has several drawbacks, which limits its applications. The present thesis analyzes how the back EMF is used to control sensorless a brushless DC motor with the use of a DSP microcontroller. The direct back EMF detection method is used because the neutral voltage for the measure of the back EMF in not needed. This technique has more advantages than the conventional methods (which are based on the information given by the neutral voltage) as it provides wider speed range and low cost. The first chapter provides an introductory overview of the types of electric motors and analyzes the brushless DC motor characteristics. The following chapters analyze the elec-tronic converters, the motor positioning methods, the methods of control and the motor driver hardware development. The requirements regarding the electrical characteristics of the controller (voltage, current, frequency) define the choice of driving hardware components such as power switching devices and capacitors. The drive system was implemented using a digital signal processor (dsPIC30F), which was programmed according to the sensorless control algorithm of the BLDC motor. The program which implements the algorithm was written in C language in order for the code to be easily understood. Furthermore, additional modifications in the control structure can be easily made. The high performance of the digital signal processor has minimized the control loop delays.	en
heal.advisorName	Ιωαννίδου, Μαρία-Παρασκευή	el
heal.committeeMemberName	Ιωαννίδου, Μαρία-Παρασκευή	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Τσαραμπάρης, Παναγιώτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικών Βιομηχανικών Διατάξεων και Συστημάτων Αποφάσεων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	265 σ.
heal.fullTextAvailability	true