Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Πτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/4991 |
| _version_ | 1780524270814756864 |
|---|---|
| abstract | Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια μελέτη και κατασκευή ελέγχου σύγχρονων μηχανών συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες μέσω προηγμένων τεχνικών. Οι μηχανές συνεχούς ρεύματος σταθερών μαγνητών που η έρευνα αυτή στοχεύει συναντώνται και σε πληθώρα εφαρμογών ερασιτεχνικής φύσεως, όπως πχ σε τηλεκατευθυνόμενα μοντέλα, αλλά όχι μόνον καθότι οι σύγχρονες μηχανές συνεχούς ρεύματος κερδίζουν ολοένα τομείς που εφαρμόζεται η προηγμένη τεχνολογία όπως η ρομποτική. Έτσι, αυτή η έρευνα έχει εφαρμογές οπουδήποτε χρησιμοποιούνται οι κινητήρες PMSM-BLDC. Σκοπός της έρευνας είναι μέσω της χρήσης μιας προηγμένης τεχνικής ελέγχου σε μια δική μας προσαρμοσμένη κατασκευή «custom» ενός ελεγκτή κινητήρα επιζητείται να επιτευχθεί βελτιωμένη απόδοση στην οδήγηση κινητήρων χωρίς μαγνήτες. Ως βελτιωμένη απόδοση ορίζουμε ποιοτικά κριτήρια που στοχεύουν στον καλύτερο και αποδοτικότερο έλεγχο κινητήρων Dc χωρίς ψήκτρες, που στην ουσία βελτιστοποιούν τις επιδόσεις τους. Τέτοια ποιοτικά κριτήρια είναι η βελτιωμένη απόκριση, η υψηλότερη αποτελεσματικότητα και ικανότητα για τη μεταγωγή κινητήρων σε χαμηλές στροφές και ο σταθερότερος έλεγχος κλειστού βρόχου. Η παρούσα έρευνα συντάχθηκε με έμφαση στο να συγκρίνει τον έλεγχο πεδίου FOC και τον άμεσο έλεγχο ροπής DTC, οι οποίοι αποτελούν τις δύο πιο επιτυχημένες διαθέσιμες μεθοδολογίες στον προηγμένο έλεγχο κινητήρων μόνιμων μαγνητών. Η βασική μας πρόθεση ήταν να διερευνηθεί η πιθανή εφαρμογή τους σε μικρές μηχανές συνεχούς μόνιμων μαγνητών. Η έρευνά μας βασίστηκε στην διαθέσιμη βιβλιογραφία, στην εμπειρική αξιολόγηση και στην πειραματική απόδειξη. Έτσι ο έλεγχος «FOC» ήταν η τεχνική ελέγχου που επιλέχθηκε τελικά να εφαρμοστεί, ωστόσο παρατίθεται και η σύγκριση με την DTC μέσω της οποίας επιλέχτηκε η συγκεκριμένη μέθοδος. Για την έρευνα μας, εν τέλει, επιλέχθηκε μια εμπορική επιλογή ελέγχου πεδίου τύπου FOC από την Texas Instruments.
Mε την τη χρήση μιας αναπτυξιακής πλακέτας DRV8302 της ΤΙ επιβεβαιώσαμε τα πλεονεκτήματα του συστήματος. Έτσι αναπτύχθηκε ένας πρωτότυπος ελεγκτής ώστε να ανταποκρίνεται καλύτερα στις επιθυμητές απαιτήσεις της έρευνας και των εφαρμογών. Αυτός ο ελεγκτής στη συνέχεια αξιολογήθηκε ως προς τις επιδόσεις του. Όπως αναφέρθηκε στην εργασία αυτή παρουσιάζεται και συγκρίνεται το InstaSPIN™-FOC της ΤI, καθώς και η τελική ανάπτυξη πρωτότυπου ελεγκτή και η αξιολόγηση του. Περιγράφεται η σχετική θεωρία και η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη του εν λόγω προσαρμοσμένου ελεγκτή κινητήρα. Περιλαμβάνονται επίσης όλα τα δεδομένα, οι περιγραφές των μεθόδων συλλογής δεδομένων και η ανάλυση δεδομένων. |
| abstracttranslated | The following work presents a study and construction of a device for controlling synchronous brushless motors with permanent magnets through high performance control technique. Such motors that this study aims are usually found in plethora of applications of amateur or custom nature, i.e. r/c models, but not only because permanent magnet motors gain sectors that advanced technology is employed, such as robotics. Thus, the following study has applications wherever PMSM-BLDC motors can be employed. This research seeks to achieve improved permanent magnet drive performance, via use of a high-performance motor drive control technique, in a custom-made controller, made by us. Improved performance is defined by qualitative criteria that aim to better and more efficiently drive a brushless DC motor. Such criteria are consisted of better dynamic response, higher efficiency and ability to better commutate motors in low revolutions and the stable closed loop control. The presented study was edited with emphasis in comparison of the FOC vs the DTC (field-oriented control and direct torque control) techniques, the two most successful, amongst the available methodologies in permanent magnet motor control. Our basic intent was to investigate their possible application in small permanent magnet machines. Our research was based on the available literature, in the empirical evaluation and finally in experimental results. Conclusively, in our research an available FOC control from Texas Instruments was chosen as the control method for our application. However, the comparison with the DTC method is cited.
With the use of a DRV8302 evaluation board from TI we confirmed the advantages of the system and we proceeded in the making of a custom controller to better meet our future applications needs. As mentioned, in the following work InstaSPIN™-FOC from ΤI is presented and compared as well as the development of a custom controller and its evaluation. The relevant theory and methodology for our controller is described. All the necessary descriptions of methodology and data collection as well as analysis are also included. |
| advisor | |
| author | Γουναρίδης, Νικόλαος |
| author_facet | Γουναρίδης, Νικόλαος |
| author_sort | Γουναρίδης, Νικόλαος |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| facultydepartment | Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. |
| format | Πτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-4991 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Σύγχρονες μηχανές Μηχανές συνεχούς ρεύματος Κινητήρες συνεχούς ρεύματος BLDC κινητήρες PMSM κινητήρες FOC InstaSPIN-FOC Κινητήρες μονίμων μαγνητών |
| language | Greek |
| physical | 92 |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-49912019-07-29T11:13:14Z Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών Build of a high-performance electronic device for three-phase permanent magnet motor control Γουναρίδης, Νικόλαος Βυλλιώτης, Ηρακλής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε. TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος Σύγχρονες μηχανές Μηχανές συνεχούς ρεύματος Κινητήρες συνεχούς ρεύματος BLDC κινητήρες PMSM κινητήρες FOC InstaSPIN-FOC Κινητήρες μονίμων μαγνητών Αυτή η εργασία παρουσιάζει μια μελέτη και κατασκευή ελέγχου σύγχρονων μηχανών συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες μέσω προηγμένων τεχνικών. Οι μηχανές συνεχούς ρεύματος σταθερών μαγνητών που η έρευνα αυτή στοχεύει συναντώνται και σε πληθώρα εφαρμογών ερασιτεχνικής φύσεως, όπως πχ σε τηλεκατευθυνόμενα μοντέλα, αλλά όχι μόνον καθότι οι σύγχρονες μηχανές συνεχούς ρεύματος κερδίζουν ολοένα τομείς που εφαρμόζεται η προηγμένη τεχνολογία όπως η ρομποτική. Έτσι, αυτή η έρευνα έχει εφαρμογές οπουδήποτε χρησιμοποιούνται οι κινητήρες PMSM-BLDC. Σκοπός της έρευνας είναι μέσω της χρήσης μιας προηγμένης τεχνικής ελέγχου σε μια δική μας προσαρμοσμένη κατασκευή «custom» ενός ελεγκτή κινητήρα επιζητείται να επιτευχθεί βελτιωμένη απόδοση στην οδήγηση κινητήρων χωρίς μαγνήτες. Ως βελτιωμένη απόδοση ορίζουμε ποιοτικά κριτήρια που στοχεύουν στον καλύτερο και αποδοτικότερο έλεγχο κινητήρων Dc χωρίς ψήκτρες, που στην ουσία βελτιστοποιούν τις επιδόσεις τους. Τέτοια ποιοτικά κριτήρια είναι η βελτιωμένη απόκριση, η υψηλότερη αποτελεσματικότητα και ικανότητα για τη μεταγωγή κινητήρων σε χαμηλές στροφές και ο σταθερότερος έλεγχος κλειστού βρόχου. Η παρούσα έρευνα συντάχθηκε με έμφαση στο να συγκρίνει τον έλεγχο πεδίου FOC και τον άμεσο έλεγχο ροπής DTC, οι οποίοι αποτελούν τις δύο πιο επιτυχημένες διαθέσιμες μεθοδολογίες στον προηγμένο έλεγχο κινητήρων μόνιμων μαγνητών. Η βασική μας πρόθεση ήταν να διερευνηθεί η πιθανή εφαρμογή τους σε μικρές μηχανές συνεχούς μόνιμων μαγνητών. Η έρευνά μας βασίστηκε στην διαθέσιμη βιβλιογραφία, στην εμπειρική αξιολόγηση και στην πειραματική απόδειξη. Έτσι ο έλεγχος «FOC» ήταν η τεχνική ελέγχου που επιλέχθηκε τελικά να εφαρμοστεί, ωστόσο παρατίθεται και η σύγκριση με την DTC μέσω της οποίας επιλέχτηκε η συγκεκριμένη μέθοδος. Για την έρευνα μας, εν τέλει, επιλέχθηκε μια εμπορική επιλογή ελέγχου πεδίου τύπου FOC από την Texas Instruments. Mε την τη χρήση μιας αναπτυξιακής πλακέτας DRV8302 της ΤΙ επιβεβαιώσαμε τα πλεονεκτήματα του συστήματος. Έτσι αναπτύχθηκε ένας πρωτότυπος ελεγκτής ώστε να ανταποκρίνεται καλύτερα στις επιθυμητές απαιτήσεις της έρευνας και των εφαρμογών. Αυτός ο ελεγκτής στη συνέχεια αξιολογήθηκε ως προς τις επιδόσεις του. Όπως αναφέρθηκε στην εργασία αυτή παρουσιάζεται και συγκρίνεται το InstaSPIN™-FOC της ΤI, καθώς και η τελική ανάπτυξη πρωτότυπου ελεγκτή και η αξιολόγηση του. Περιγράφεται η σχετική θεωρία και η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη του εν λόγω προσαρμοσμένου ελεγκτή κινητήρα. Περιλαμβάνονται επίσης όλα τα δεδομένα, οι περιγραφές των μεθόδων συλλογής δεδομένων και η ανάλυση δεδομένων. The following work presents a study and construction of a device for controlling synchronous brushless motors with permanent magnets through high performance control technique. Such motors that this study aims are usually found in plethora of applications of amateur or custom nature, i.e. r/c models, but not only because permanent magnet motors gain sectors that advanced technology is employed, such as robotics. Thus, the following study has applications wherever PMSM-BLDC motors can be employed. This research seeks to achieve improved permanent magnet drive performance, via use of a high-performance motor drive control technique, in a custom-made controller, made by us. Improved performance is defined by qualitative criteria that aim to better and more efficiently drive a brushless DC motor. Such criteria are consisted of better dynamic response, higher efficiency and ability to better commutate motors in low revolutions and the stable closed loop control. The presented study was edited with emphasis in comparison of the FOC vs the DTC (field-oriented control and direct torque control) techniques, the two most successful, amongst the available methodologies in permanent magnet motor control. Our basic intent was to investigate their possible application in small permanent magnet machines. Our research was based on the available literature, in the empirical evaluation and finally in experimental results. Conclusively, in our research an available FOC control from Texas Instruments was chosen as the control method for our application. However, the comparison with the DTC method is cited. With the use of a DRV8302 evaluation board from TI we confirmed the advantages of the system and we proceeded in the making of a custom controller to better meet our future applications needs. As mentioned, in the following work InstaSPIN™-FOC from ΤI is presented and compared as well as the development of a custom controller and its evaluation. The relevant theory and methodology for our controller is described. All the necessary descriptions of methodology and data collection as well as analysis are also included. 2019-07 Πτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/4991 el http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 92 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/4991/6/ele_35092.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος Γουναρίδης, Νικόλαος Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title | Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_full | Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_fullStr | Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_full_unstemmed | Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_short | Κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_sort | κατασκευή ηλεκτρονικής διάταξης υψηλής απόδοσης ελέγχου τριφασικού κινητήρα μονίμων μαγνητών |
| title_translated | Build of a high-performance electronic device for three-phase permanent magnet motor control |
| topic | TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/4991 |