Ανάλυση συστήματος ελέγχου ηλεκτρικών μηχανών σε πλοία

Πόγκας, Μελέτιος

Control system analysis of electrical machines on ships

Διπλωματική εργασία

Author

Πόγκας, Μελέτιος

Date

2025-02-26

Advisor

Συγγερίδου, Ολυμπιάδα

Διπλωματική εργασία (1.063Mb)

Keywords

Επαγωγικοί κινητήρες ; Πρόωση πλοίων ; Ναυτιλιακές εφαρμογές ; Παραγωγή ισχύος ; Στρατηγικές ελέγχου ; Συστήματα ελέγχου κινητήρα

Abstract

Στη σημερινή εποχή, τα συστήματα ελέγχου κινητήρα επαγωγής, που αποτελούν πεδίο έρευνας της εν λόγω εργασίας, διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη ναυτιλιακή βιομηχανία, ιδιαίτερα στα συστήματα πρόωσης και παραγωγής ενέργειας των πλοίων. Καθώς τα πλοία συνεχίζουν να εξελίσσονται τεχνολογικά, υπάρχει μια αυξανόμενη ζήτηση για αποτελεσματικές, αξιόπιστες και φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις πρόωσης. Αυτή η εργασία διερευνά τον σχεδιασμό, τη λειτουργία και τα οφέλη των συστημάτων ελέγχου κινητήρα επαγωγής στο πλαίσιο των ναυτιλιακών εφαρμογών. Η εργασία ξεκινά με μια επισκόπηση των επαγωγικών κινητήρων και των θεμελιωδών αρχών λειτουργίας τους, τονίζοντας την καταλληλότητά τους για θαλάσσια περιβάλλοντα λόγω της στιβαρότητας, της απλότητας και των χαμηλών απαιτήσεων συντήρησης. Στη συνέχεια, εμβαθύνει στις συγκεκριμένες προκλήσεις και απαιτήσεις που σχετίζονται με την εφαρμογή συστημάτων ελέγχου κινητήρα επαγωγής στα πλοία, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης για ακριβή έλεγχο της ταχύτητας και της ροπής, της ανοχής σε σφάλματα και της συμμόρφωσης με αυστηρά πρότυπα ασφάλειας και κανονιστικών ρυθμίσεων. Επιπλέον, η εργασία διερευνά διάφορες στρατηγικές και τεχνικές ελέγχου που χρησιμοποιούνται σε συστήματα ελέγχου κινητήρα επαγωγής για πλοία, όπως βαθμωτός έλεγχος, έλεγχος διανύσματος και μέθοδοι ελέγχου χωρίς αισθητήρες. Εξετάζει τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε προσέγγισης και συζητά τη δυνατότητα εφαρμογής τους σε διαφορετικά σενάρια πρόωσης πλοίων και παραγωγής ενέργειας. Τέλος, η εργασία διερευνά την ενσωμάτωση προηγμένων τεχνολογιών, όπως είναι για παράδειγμα ηλεκτρονικά ισχύος, επεξεργασία ψηφιακών σημάτων και τεχνητή νοημοσύνη, για τη βελτίωση της απόδοσης και της αξιοπιστίας των συγκεκριμένων συστημάτων.

Abstract

Nowadays, induction motor control systems, which are the research field of this paper, play a crucial role in the marine industry, especially in the propulsion and power generation systems of ships. As ships continue to evolve technologically, there is an increasing demand for efficient, reliable and environmentally friendly propulsion solutions. This paper investigates the design, operation and benefits of induction motor control systems in marine applications. The paper begins with an overview of induction motors and their fundamental operating principles, emphasizing their suitability for marine environments due to their robustness, simplicity and low maintenance requirements. It then delves into the specific challenges and requirements associated with implementing induction motor control systems on ships, including the need for precise speed and torque control, fault tolerance, and compliance with strict safety and regulatory standards. In addition, the paper explores various control strategies and techniques used in induction motor control systems for ships, such as scalar control, vector control, and sensorless control methods. It examines the advantages and limitations of each approach and discusses their applicability to different ship propulsion and power generation scenarios. Finally, the work explores the integration of advanced technologies, such as for example power electronics, digital signal processing and artificial intelligence, to improve the performance and reliability of the specific systems.