Μελέτη και κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα για τον έλεγχο τριφασικού επαγωγικού κινητήρα

Σαρρής, Ιωάννης

Study and construction of three phase inverter for controlling three phase induction motor

Διπλωματική εργασία

Author

Σαρρής, Ιωάννης

Date

2021-02

Advisor

Καραϊσάς, Πέτρος

eee_48343692.pdf (13.51Mb)

Keywords

Αντιστροφέας ; SPWM ; Ηλεκτρονικά ισχύος ; Επαγωγικοί κινητήρες ; Τριφασικοί αντιστροφείς ; Arduino

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του προπτυχιακού προγράμματος σπουδών, στη σχολή μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής, στο τμήμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών. Στην εργασία αυτή γίνεται η μελέτη και κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα για τον έλεγχο τριφασικού επαγωγικού κινητήρα με τη χρήση της τεχνικής ημιτονοειδούς διαμόρφωσης πλάτους παλμών (S.P.W.M). Για την υλοποίηση του τριφασικού αντιστροφέα και πιο συγκεκριμένα για τον έλεγχο των παλμών έγινε η χρήση μικροελεγκτών Arduino Mega. Ενώ για την οδήγηση των ημιαγωγικών διακοπτών έγινε η χρήση ενός κυκλώματος οδήγησης που ως βάση είχε τα ολοκληρωμένα FAN7382N. Τέλος στην τριφασική πλήρως ελεγχόμενη γέφυρα έγινε χρήση Διπολικών Τρανζίστορ Μονωμένης Πύλης (I.G.B.T) με ενσωματωμένη δίοδο ελεύθερης ροής. Τα κεφάλαια από τα οποία αποτελείται η εργασία είναι πέντε. Στο πρώτο (1ο) κεφάλαιο γίνεται μια γενική και συνοπτική ανάλυση του τρόπου λειτουργίας των βασικών στοιχείων και εξαρτημάτων που διέπουν τα ηλεκτρονικά ισχύος. Στο δεύτερο (2ο) κεφάλαιο αναλύεται η χρήση των αντιστροφέων, ο τρόπος λειτουργίας τους αλλά κυριότερα οι βασικές αρχές που διέπουν την όλη λειτουργία των συστημάτων αυτών. Στο τρίτο (3ο) κεφάλαιο γίνεται η ανάλυση των τριφασικών επαγωγικών κινήτρων αλλά και των βασικών τους ηλεκτρικών και μηχανολογικών χαρακτηριστικών. Στο τέταρτο (4ο) κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση των βασικών χαρακτηριστικών και λειτουργιών των μικροελεγκτών αλλά και ο τρόπος ελέγχου αυτών. Τέλος γίνεται μια παρουσίαση των τεχνικών χαρακτηριστικών των μικροελεγκτών της σειράς Arduino και ο τρόπος παραμετροποίησης αυτών. Κλείνοντας στο πέμπτο (5ο) κεφάλαιο αναλύεται αρχικά ο τρόπος λειτουργίας του αντιστροφέα, το πρόγραμμα ελέγχου των μικροελεγκτών και ανάλυση των επιμέρους συστημάτων της κατασκευής με πληθώρα ηλεκτρολογικών και μηχανολογικών σχεδίων.

Abstract

The present diploma thesis was prepared under the undergraduate program, at the faculty of engineering of the University of West Attica, in the Department of Electrical and Electronic Engineering. This thesis analyses the study and construction of a three-phase inverter for controlling three-phase induction motor by using the Sinusoidal Pulse Width Modulation (S.P.W.M) technique. For the implementation of the three-phase inverter and more specifically for the control of the pulses were used Arduino Mega microcontrollers. Moreover in order to drive the semiconductor switches a special circuit was designed which was based on the integrated circuit FAN7382N. Finally for the three-phase full bridge controlled rectifier were used Ιnsulated Gate Bipolar Transistors with a built-in free-flow diode. The chapters of which the thesis consists are five. In the first (1st) chapter a general and concise analysis of the operation of the basic parts and components that govern the power electronics is made. The second (2nd) chapter analyzes the use of inverters, their mode of operation but mainly the basic principles that govern the entire operation of these systems. In the third (3rd) chapter the analysis of the three-phase inductive motors is made, as well as their basic electrical and mechanical characteristics. In the fourth (4th) chapter is presented the basic characteristics and functions of microcontrollers and how to control them. Finally, a presentation is made of the technical characteristics of the Arduino series microcontrollers and how to configure them. Closing in the fifth (5th) chapter firstly we analyze the mode of operation of the inverter, the control program of the microcontrollers and then the analysis of the individual systems of construction with a variety of electrical and mechanical drawings is being made.