Σχεδιασμός και πειραματική επιβεβαίωση διανυσματικού ελέγχου σύγχρονου κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων

Καραμούντζου, Φωτεινή; Karamountzou, Foteini

dc.contributor.author	Καραμούντζου, Φωτεινή	el
dc.contributor.author	Karamountzou, Foteini	en
dc.date.accessioned	2017-02-22T10:10:28Z
dc.date.available	2017-02-22T10:10:28Z
dc.date.issued	2017-02-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44401
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13836
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλεκτρικά οχήματα	el
dc.subject	Σύγχρονη μηχανή εσωτερικών μονίμων μαγνητών	el
dc.subject	Έλεγχος προσανατολισμένου πεδίου	el
dc.subject	Έλεγχος μέγιστης ροπής ανά ρεύμα	el
dc.subject	Εξασθένιση πεδίου	el
dc.subject	Electric vehicles	en
dc.subject	Interior permanent magnet synchronous motor	en
dc.subject	Field oriented control	en
dc.subject	Maximum torque per ampere control	en
dc.subject	Field weakening	en
dc.title	Σχεδιασμός και πειραματική επιβεβαίωση διανυσματικού ελέγχου σύγχρονου κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρικές μηχανές	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-08-31
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσεται στρατηγική διανυσματικού ελέγχου κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών ισχύος 10 kW για εφαρμογή ηλεκτρικού οχήματος και επιβεβαιώνεται πειραματικά μέσω υλοποίησης σε ψηφιακό επεξεργαστή σήματος (DSP). Στα πλαίσια αυτά, σε ένα πρώτο βήμα μελετώνται οι πιο διαδεδομένες τεχνικές ελέγχου σύγχρονων κινητήρων μονίμων μαγνητών και σε ένα δεύτερο βήμα αναπτύσσεται μεθοδολογία προσομοίωσης του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης τόσο σε μεταβατική όσο και σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Αρχικά, αναλύεται η λειτουργία των συστημάτων ηλεκτρικής κίνησης και παρουσιάζονται οι βασικές συνιστώσες τους. Στη συνέχεια, στα πλαίσια της οδήγησης του ηλεκτρικού κινητήριου συστήματος, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο της σύγχρονης μηχανής εσωτερικών μονίμων μαγνητών και αναπτύσσεται κατάλληλο δυναμικό μοντέλο σε στρεφόμενο πλαίσιο αναφοράς. Επιπλέον, εξετάζεται η σύγχρονη τοπολογία μετατροπέα πηγής τάσης δύο επιπέδων, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως σε συστήματα οδήγησης ηλεκτρικών κινητήρων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις τεχνικές διαμόρφωσης εύρους παλμών του μετατροπέα. Πιο συγκεκριμένα, αναλύεται η ημιτονοειδής διαμόρφωση εύρους παλμών (SPWM), η διαμόρφωση μέσω διανυσμάτων χώρου και η διαμόρφωση με χρήση ζώνης υστέρησης και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με την καταλληλότητά τους στην εξεταζόμενη εφαρμογή. Στη συνέχεια σχεδιάζεται το δυναμικό μοντέλο του συστήματος ηλεκτρικής κίνησης και προσομοιώνεται η στρατηγική ελέγχου ροπής προσανατολισμένου πεδίου (Field Oriented Control - FOC) με διαμόρφωση μέσω διανυσμάτων χώρου (Space Vector Modulation - SVM). O προτεινόμενος έλεγχος ενσωματώνει τη στρατηγική ελέγχου μέγιστης ροπής ανά ρεύμα (Maximum Torque per Ampere - ΜΤPΑ) για την περιοχή σταθερής ροπής, και τη στρατηγική ελέγχου εξασθένισης πεδίου(Field Weakening – FW) για την περιοχή σταθερής ισχύος με στόχο την ευσταθή και αποδοτική λειτουργία του σύγχρονου κινητήρα εσωτερικών μονίμων μαγνητών σε μεγάλο εύρος στροφών. Ο διανυσματικός ελεγκτής ροπής μελετάται τόσο σε μεταβατική όσο και σε μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Τέλος, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης συγκρίθηκαν με τα πειραματικά μέσω υλοποίησης της τεχνικής ελέγχου σε ψηφιακό επεξεργαστή σήματος DSP τύπου TMS320F2812 και κατάλληλης πειραματικής διάταξης. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την επίτευξη υψηλών επιδόσεων τόσο κατά τις μεταβατικές αποκρίσεις, όσο και κατά τη μόνιμη κατάσταση, ενώ η συμφωνία τους με εκείνα της προσομοίωσης πιστοποιούν την ορθή λειτουργία του ελέγχου.	el
heal.abstract	Τhis diploma thesis develops a vector control strategy for a 10 kW interior permanent magnet synchronous motor drive for electric vehicle applications and includes experimental validation through implementation in Digital Signal Processor (DSP). In a first step, the state of the art of permanent magnet motor drives is studied, while in a second step a representation methodology of the electric drive-train system is developed, enabling the simulation under transient and steady state operating conditions. Initially, electric drive systems operation is analyzed and their main components are presented. More specifically, the theoretical background for the analysis of interior permanent magnet synchronous motors (IPMSM) is presented, and the dynamic model of IPMSM is developed, utilizing the two axes theory. Furthermore, the two-level voltage source inverters, which constitutes the typical converter topology for this class of applications, are examined. Particular emphasis is given to converter pulse width modulation techniques. Sinusoidal pulse width modulation (SPWM), space vector modulation (SVM) and hysteresis band current controller (HBCC) are compared, in order to evaluate their suitability for this class of electric drive applications. In addition, the electric drive-train system is modeled and system response is simulated by using field oriented torque control with space vector modulation technique (SVM-FOC). The proposed motor controller incorporates maximum torque per ampere technique (MTPA) in constant torque region (CTR) and flux-weakening (FW) action in constant power region (CPR) in order to achieve a stable and efficient operation over a wide speed range. The proposed control methodology is tested both under steady state and transient operating conditions. Finally, the proposed IPMSM control methodology is implemented in a TMS320F2812 Digital Signal Processor (DSP) in an appropriate experimental setup. The experimental results validate the effectiveness of the proposed control methodology, illustrating its suitability for interior permanent magnet synchronous motor drives.	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. Εργαστήριο Ηλεκτρικών Μηχανών και Ηλεκτρονικών Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	129 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true