Συστήματα ελέγχου σύγχρονων κινητήρων μόνιμων μαγνητών ημιτονοειδούς μαγνητικής ροής

Ντούνης, Αντώνιος

Control systems for sinusoidal magnetic flux permanent magnet synchronous motors (PMS Motors)

Διπλωματική εργασία

Author

Ντούνης, Αντώνιος

Date

2021-10

Advisor

Ιωαννίδης, Γεώργιος

Ntounis_47402.pdf (11.08Mb)

Keywords

Μόνιμος μαγνήτης ; Μαγνητικά πεδία ; Σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ; Μετασχηματισμός Clarke ; Μετασχηματισμός Park ; Αισθητήρες Hall ; Άμεσος έλεγχος ροπής ; Έλεγχος προσανατολισμού πεδίου ; Βαθμωτός έλεγχος ; Μαγνητική ροή

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται και παρουσιάζονται οι ηλεκτρικοί κινητήρες μόνιμων μαγνητών καθώς και τρόπους ελέγχου αυτών. Τα τελευταία χρόνια η ηλεκτρική κίνηση γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλή τόσο στη βιομηχανία όσο και στις μεταφορές. Ειδικά στις μεταφορές τα ηλεκτρικά οχήματα τείνουν να αντικαταστήσουν ολοένα και περισσότερο εκείνα που για την κίνησή τους χρησιμοποιούν συμβατικές μηχανές ορυκτών καυσίμων όπως βενζίνη, πετρέλαιο, υγραέριο κτλ. Οι κυριότεροι λόγοι είναι αφενός η μείωση των διαθέσιμων πηγών αυτών κι αφετέρου το μεγάλο περιβαλλοντολογικό αποτύπωμα που δημιουργεί η καύση τέτοιων καυσίμων, π.χ. διοξείδιο του άνθρακα. Στην διπλωματική εργασία που ακολουθεί μελετάται μια συγκεκριμένη κατηγορία ηλεκτρικών κινητήρων, οι οποίοι τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει ιδιαίτερα δημοφιλής χάρη στα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν, τους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ημιτονοειδούς ροής. Μέσα από τα κεφάλαια της παρούσας διπλωματικής γίνεται αναλυτική περιγραφή των κινητήρων αυτών (σχεδιασμός, τρόπος λειτουργίας κτλ.), ενώ στα τελευταία κεφάλαια γίνεται λόγος για τις τεχνικές ελέγχου αυτών. Καθότι οι τεχνικές ελέγχου είναι αρκετές, σε αυτή τη διπλωματική εργασία παρουσιάζονται δύο συνηθέστερους από αυτούς, τον ημιτονοειδή έλεγχο με αισθητήρες και τον προσανατολισμένο έλεγχο πεδίου. Προκειμένου να μελετηθούν εκτενώς οι τεχνικές αυτές γίνεται χρήση του προγράμματος MATLAB/Simulink, ώστε μέσω προσομοιώσεων να μπορέσει να γίνει σύγκριση μεταξύ αυτών. Η εργασία αυτή ολοκληρώνεται με τη μελέτη και παρουσίαση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων καθώς και διάφορων παρατηρήσεων που λαμβάνουμε μέσα από εκείνες.

Abstract

This dissertation studies and presents the permanent magnets electric motors as well as ways to control them. In recent years, electric drive has become increasingly popular in both industry and transportation. Especially in transport, electric vehicles tend to replace more and more those that use conventional fossil fuel engines such as gasoline, diesel, LPG, etc. for their movement. The main reasons are on the one hand the reduction of these available sources and on the other the large environmental the combustion of such fuels, e.g., carbon dioxide. The dissertation that follows studies a specific category of electric motors, which in recent years have become particularly popular thanks to the advantages they permanent magnet synchronous motor. Through the chapters of this diploma, a detailed description of these engines (design, mode of operation, etc.) is given, while in the last chapters there is talk about their control techniques. Since there are several control techniques, this dissertation studies two of the most common of these, the sinusoidal control with sensors and the oriented field control. In order to study these techniques extensively, the MATLAB/Simulink program is used, so that comparisons can be made between them. This work is completed by studying and presenting the results of the simulations as well as various observations we receive through them.