Διανυσματικός Έλεγχος Διπολικής Σύγχρονης Μηχανής Μονίμων Μαγνητών Υψηλής Ταχύτητας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται το σύστημα ελέγχου ενός σύγχρονου κινητήρα μονίμων μαγνητών για εφαρμογές ηλεκτρικής κίνησης με στόχο την χρήση του στο σύστημα μετάδοσης κίνησης προτύπου οχήματος. Για τον σκοπό αυτόν μετά την ανάλυση των υποσυστημάτων από τα οποία αποτελείται το σύστημα ηλεκτρικής κίνησης αναπτύσσονται τα μοντέλα τους ώστε να προσομοιωθεί το πραγματικό σύστημα σε μόνιμη και μεταβατική κατάσταση.Το πρώτο θέμα που αναλύεται είναι το επίπεδο που έχει φθάσει η πρόοδος της τεχνολογίας της ηλεκτρικής κίνησης και μερικές σημαντικές εφαρμογές της στη σύγχρονη βιομηχανία. Στη συνέχεια επιχειρείται μια ανάλυση και κατηγοριοποίηση των σύγχρονων ηλεκτρικών μηχανών μονίμων μαγνητών και αναπτύσσεται το δυναμικό τους μοντέλο με χρήση του μετασχηματισμού Park ο οποίος μετατρέπει το πλαίσιο αναφοράς από τριφασικό στατό σε διφασικό στρεφόμενο με σύγχρονη ταχύτητα. Επιπλέον εξετάζεται το άλλο σημαντικό υποσύστημα που είναι ο αντιστροφέας τάσης. Αναλύεται η λειτουργία του αντιστροφέα και δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην ανάπτυξη των τεχνικών οδήγησης των διακοπτικών στοιχείων ισχύος όπως οι τεχνικές διαμόρφωσης εύρους παλμών (SPWM, SVPWM) και η τεχνική ελέγχου ρευμάτων με ζώνη υστέρησης. Η ενότητα αυτή ολοκληρώνεται εξετάζοντας τις κυριότερες τεχνικές ελέγχου ηλεκτρικών κινητήρων.Η επόμενη ενότητα της διπλωματικής εργασίας αφορά την πειραματική επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων. Αναλύονται τα βήματα της ανάπτυξης του μοντέλου του διανυσματικού έλεγχου προσανατολισμένου πεδίου μέσω διαμόρφωσης χωρικών διανυσμάτων και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης σε διάφορες μεταβατικές και μόνιμες καταστάσεις. Τέλος, αποτυπώνεται η ανάλυση του πειράματος και των σημαντικότερων στοιχείων από τα οποία αποτελείται, εξηγείται ο αλγόριθμος που υλοποιείται μέσω ενός επεξεργαστή ψηφιακού σήματος και παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα που επιβεβαιώνουν την επίτευξη ορθής λειτουργίας του ελέγχου σε διάφορες λειτουργικές συνθήκες.