Έλεγχος κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος για εξοικονόμηση ενέργειας σε ηλεκτροκίνητα…

Κατασκευή οθόνης πολλαπλών ενδείξεων για ηλεκτρικό όχημα

Induction motor control for energy saving in electric vehicles

Φραγκάκης, Κωνσταντίνος-Αλέξανδρος

Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διερεύνηση μεθόδου εξοικονόμησης ενέργειας στο ηλεκτροκινητήριο σύστημα ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος, ελαχιστοποιώντας την ισχύ των απωλειών. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το ηλεκτροκινητήριο σύστημα αποτελείται από ασύγχρονο κινητήρα οδηγούμενο από αντιστροφέα τάσης, ο οποίος τροφοδοτείται από συσσωρευτές. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μαθηματική έκφραση των ολικών απωλειών του ηλεκτρικού οχήματος και η εύρεση του σημείου λειτουργίας στο οποίο αυτές έχουν την ελάχιστη τιμή τους, έχοντας ως μεταβλητές τη μαγνητική ροή του κινητήρα και το λόγο μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων και ως παραμέτρους τη γραμμική ταχύτητα του οχήματος και την ασκούμενη στους τροχούς δύναμη. Με αυτόν τον τρόπο, για δεδομένη ισχύ του κινούμενου οχήματος, η απορροφούμενη ισχύς από τις μπαταρίες θα μειωθεί, οδηγώντας έτσι στην αύξηση της αυτονομίας του οχήματος. Αρχικά, παρατίθενται γενικές πληροφορίες για τα ηλεκτρικά οχήματα και τους ασύγχρονους κινητήρες. Έπειτα, παρουσιάζεται η μεθοδολογία παλμοδότησης του αντιστροφέα και η μέθοδος ελέγχου του επαγωγικού κινητήρα. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι σχέσεις που περιγράφουν τις απώλειες ισχύος των επιμέρους συστημάτων ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος (συσσωρευτές,αντιστροφέας και κινητήρας). Μέσω αυτών, εξάγεται η εξίσωση των ολικών απωλειών του οχήματος και απεικονίζεται με γραφικό τρόπο η δυνατότητα ελαχιστοποίησής τους. Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής μελέτης μέσω προσομοίωσης, η οποία γίνεται σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Τέλος, παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία και οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της θεωρητικής μελέτης, καθώς και πρόγραμμα που δημιουργήθηκε σε περιβάλλον LabView, με δυνατότητα ελέγχου της ροής και της ταχύτητας του επαγωγικού κινητήρα.

This thesis deals with the investigation of energy-saving method in traction system for an electric vehicle, by minimizing power losses. In this case, the traction system consists of an asynchronous motor driven by inverter, which is powered by batteries. The work was conducted at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion Department of Electrical and Computer Engineering, at University of Patras. The aim of this thesis is to determine the mathematical expression of the total losses of the electric vehicle and find the operating point at which they have their minimum value, having as variables motor magnetic flux and the gearbox ratio and as parameters vehicle linear velocity and exerted power to the wheels. In this way, for a given power of the moving vehicle, the power absorbed by the batteries will be reduced, thus leading to increased vehicle autonomy. Initially, general information about electric vehicles and asynchronous motors are given. Next, inverter pulsing method and motor control method are presented. Afterwards, the equations that describe the power losses of the individual systems of an electric vehicle (battery, inverter and motor) are examined. Through these, the equation of total vehicle loss is extracted and the capability of minimizing them is graphically displayed. The next step is to confirm the theoretical study through simulation, which is done in Matlab/Simulink environment. Finally, the experimental procedure and the measurements conducted in order to evaluate the theoretical study are presented. Also, a program created in LabView environment, with the possibility of controlling the flow and motor speed, is displayed.