Υλοποίηση ελέγχου τριφασικού μετατροπέα υψηλής διακοπτικής συχνότητας για συστήματα οδήγησης ηλεκτρικών μηχανών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την σχεδίαση και την υλοποίηση του ελέγχου για τριφασικό μετατροπέα υψηλών συχνοτήτων σε συστήματα οδήγησης μηχανής επαγωγής. Στο θεωρητικό μέρος παρέχεται στον αναγνώστη μία σύντομη επισκόπηση τόσο των διφασικών όσο και των τριφασικών Μετατροπέων Πηγής Τάσης και ύστερα παρουσιάζονται σχήματα Διαμόρφωσης Εύρους Παλμών για τον έλεγχό τους καθώς και η υλοποίησή τους σε ψηφιακά συστήματα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην περίπτωση ημιτονοειδούς αναφοράς(SPWM). Επιπρόσθετα, παραθέτονται τα κύρια κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των μηχανών εναλλασσομένου ρεύματος ως των επικρατέστερων σε εφαρμογές όπως την αυτοκίνηση, βιομηχανικές διαδικασίες λόγω της ανθεκτικής κατασκευής τους. Ύστερα, γίνεται εμβάθυνση στις μηχανές επαγωγής ως προς τα βασικά τους κατασκευαστικά χαρακτηριστικά καθώς και στην περίπτωση σύνδεσης στο δίκτυο. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται ο διανυσματικός έλεγχος ρεύματος δύο βαθμών ελευθερίας καθώς και η εκτίμηση της μαγνητικής ροής του δρομέα, η οποία γίνεται με χρήση του απλού μοντέλου ρεύματος. Στο πειραματικό μέρος, παρουσιάζεται αρχικά ο εργαστηριακός εξοπλισμός του χρησιμοποιήθηκε και γίνεται η ανάλυση των επιμέρους συστημάτων καθώς και ο τρόπος διασύνδεσή τους για την επίτευξη του ελέγχου της μηχανής. Επίσης, παρουσιάζεται ο προγραμματισμός του FPGA με σκοπό την επιτέλεση όλων των απαραίτητων λειτουργιών όπως μέτρησης ρεύματος, ταχύτητας, υπολογισμών καθώς και οδήγησης των διακοπτικών στοιχείων. Τέλος, διεξάγεται πείραμα σε εργαστηριακό περιβάλλον, όπου δοκιμάζεται η ορθή λειτουργία του συνολικού συστήματος μετατροπέα, αισθητήρων και FPGA για βαθμωτό έλεγχο επαγωγικής μηχανής.