عنوان

طراحی سیستم محرکه الکتریکی چندماشینه برای خودروهای برقی

شماره

‭۱۸۰۵۱پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی سیستم محرکه الکتریکی چندماشینه برای خودروهای برقی

نام نخستين پديدآور

/محسن عبادپور

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۶‬

نام توليد کننده

، افشاری

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی برق- قدرت

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۶/۰۹/۰۴‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

به‌دلیل رشد جهانی آلودگی محیط زیست و بحران انرژی در جهان، تمایلات زیادی برای توسعه و استفاده از خودروهای برقی ‮‭(EVs)‬ به‌وجود آمده است .خودروهای برقی بدون آلاینده بوده و دارای بازده بسیار بالاتری نسبت به خودروهای احتراق داخلی با سوخت‌های فسیلی هستند .کاهش زمان طراحی، هزینه پایین، استهلاک کم‌تر، قابلیت اطمینان بالا، پایداری بهتر و هم‌چنین بهینه‌سازی حجم اشغال شده توسط سیستم محرکه از ضروری‌ترین الزامات خودروهای برقی هستند .این ضرورت‌ها فرصت توسعه نسل جدید محرکه‌های الکتریکی که سیستم‌های چندماشین- چنداینورتر نامیده می‌شوند را داده است .بنابراین، تمرکز و هدف اصلی در این تحقیق، طراحی سیستم محرکه الکتریکی چندماشینه مناسب برای خودروهای برقی است .در این رساله، ابتدا مروری کلی بر خودروهای برقی و ساختارهایی که اخیرا برای سیستم‌های محرکه الکترکی چندماشینه ارائه شده، صورت گرفته است .در مطالعات صورت گرفته در مورد خودروهای برقی، دیدگاه‌هایی نظیر تاریخچه، ساختمان کلی، مدل‌سازی دینامیکی، ساختارهای متداول، محرکه موتورهای الکتریکی مورد استفاده در سیستم رانش خودروها، سیستم‌های محرکه چندماشینه و سیستم دیفرانسیل الکتریکی مورد لحاظ قرار گرفته است .دو سیستم محرکه الکتریکی چندماشینه پیشنهاد شده است، که در ادامه توضیحاتی در مورد مدل‌سازی و روش‌های کنترلی این ساختارهای پیشنهادی ارائه می‌شود .در ساختار پیشنهادی اول، مدل‌سازی و کنترل سیستم محرکه دو موتور جریان مستقیم بدون جاروبک ‮‭(BLDC)‬ با اتصال موازی تغذیه‌شده از فقط یک اینورتر سه‌فاز برای سیستم محرکه یک خودرو برقی ارائه شده است .وزن، حجم و قیمت سیستم محرکه پیشنهادی در مقایسه با سیستم‌های محرکه چندماشینه مرسوم کاهش یافته است .برای سنکرون‌سازی دو موتور سنکرون ‮‭BLDC‬ موازی از استراتژی کنترل پیشرو-پیرو ‮‭(MS)‬ بهینه استفاده شده است .در ساختار پیشنهادی، برای کنترل پایدار خودرو نیاز به فقط متغیرهای موتور پیشرو است .موتور پیشرو توسط موقعیت تخمین زده شده روتورها با استفاده از سیگنال‌های حسگرهای هال بدون نیاز به حسگرهای اضافی تعیین می‌شود .برای نشان دادن توانایی عملکرد سیستم محرکه پیشنهادی، سیستم محرکه خودرو در معرض بارهای متفاوت اعمالی به موتورهای محرک چرخ‌ها قرار گرفته است .همان‌طور که با نتایج عددی و شبیه‌سازی نشان داده شده است، تفاوت محسوسی در سرعت لحظه‌ای چرخ‌ها در طول عملکرد در شرایط جاده ناهموار دیده نمی‌شود .همچنین نشان داده شده است که استراتژی کنترلی ‮‭MS‬ عملکرد خودرو را از جهت فراجهش و نوسانات سرعت تحت شرایط بار نامعلوم نسبت به استراتژی‌های کنترلی مرسوم همانند کنترل مقدار متوسط بهبود داده است .در ساختار پیشنهادی دوم، مدل‌سازی و روش کنترلی یک سیستم دیفرانسیل الکترکی ‮‭(EDS)‬ مبتنی بر حسگرهای هال برای خودرو با دو-چرخ محرک قابل تعمیم به چهار-چرخ محرک به‌وسیله موتورهای ‮‭DC‬ بدون جاروبک ‮‭(BLDC)‬ مبتنی بر کنترل تحمل‌پذیر خطا ‮‭(FTC)‬ جدید بررسی و تشریح شده است .برخلاف‮‭EDS‬ های ارائه شده در مقالات اخیر، ‮‭EDS‬ پیشنهادی مبتنی بر حسگرهای اثر هال ارزان موجود در موتورهای ‮‭BLDC‬ بوده و نیاز به کنترل‌کننده‌های اضافی برای تنظیم سرعت و زاویه فرمان در آن نیست .امکان کنترل مستقل موتورهای محرک چرخ‌ها در سیستم محرکه پیشنهادی خودرو برقی با حداقل ادوات کنترلی به‌صورت قفل کردن و سنکرون کردن مناسب چرخ‌ها جهت حفظ پایداری در آن‌ها از امتیازات اصلی کار صورت گرفته در این ساختار پیشنهادی است .یک روش ‮‭FTC‬ سریع دینامیکی و بهبودیافته برای افزایش قابلیت اطمینان عملکرد محرکه‌های ‮‭BLDC‬ مورد استفاده در ساختار ‮‭EDS‬ پیشنهادی، ارائه شده است .روشی موثر در حین حال ساده برای شناسایی خطای حسگرهای هال جهت رسیدن به سریع‌ترین حالت برآورد خطاهای هم‌زمان و غیرهم‌زمان حداکثر تا دو حسگر هال پیشنهاد شده است .روش بازسازی خطای ‮‭FTC‬ پیشنهادی از فرستادن سیگنال هدایت خطادار به کلیدهای اینورتر محرکه موتور خودداری کرده، در نتیجه منجر به عملکرد نرم بدون نوسان‌هایی در سرعت یا جریان‌های موتور در حین خطا می‌شود .در ساختار‮‭EDS‬ ، از ترکیب سیگنال‌های هال موتورها و کنترل آن‌ها جهت هدایت و بهبود پایداری خودرو برقی در گشتاورهای بار متفاوت روی چرخ‌ها با کنترل مستقل موتورها، استفاده شده است .روش ‮‭FTC‬ پیشنهادی هم به‌صورت ریاضی و هم آزمایشگاهی با استفاده از پردازنده سیگنال دیجیتال مدل‌سازی و اجرایی شده است .هر دو ساختار محرکه پیشنهادی به سیستم چهارچرخ محرک تعمیم داده شده و نتایج حاصل از آن‌صها در شرایط کاری مختلف خودرو بررسی و نشان داده شده‌صاند

متن يادداشت

Due to the globally growing of environmental pollution and crisis of energy in the world, there is a strong tendency to developing and using of the electric vehicles (EVs). Electric vehicles are zero pollution and they have much higher efficiency than internal combustion vehicles with fossil fuels. Reducing the design time, low cost, lower maintenance, high reliability, better stability, and optimization of the volume occupied by the drive system are the most necessary requirements for electric vehicles. These necessities lead to develop a new generation of electric drives have been called multi machine-multi inverter systems. Then, main goal and focus of this research is design of multi machine electric drive system for electric vehicles. In this thesis, first, a general overview about the electric vehicles and structures that have been recently introduced for multi machine electric drive systems is performed. In studies of electric vehicles, the viewpoints such as: history, general construction, dynamic modeling, conventional structures, electric motor drives used in the vehicle propulsion system, multi machine drive systems, and electrical differential system are considered. Two multi machine electric drive system have been proposed. In the following, descriptions about the modeling and control methods of these proposed structures are given. In first proposed structure, modeling and control of parallel dual brushless direct current (BLDC) motors fed by only one three phase inverter for propulsion of electric vehicles have been presented. The weight, volume, and the cost of the proposed drive system are reduced compared to conventional multi machine drive systems. To synchronising the dual parallel BLDC motors, optimum master-slave (MS) control strategy is used. In proposed structure, the stable control of vehicle needs to be just carried out based on the variables of the master motor. The master motor is determined depending on the estimated rotor position obtained through Hall sensors signals with no need to extra sensors. To demonstrate the operational capability of the proposed drive system, the EV propulsion system is subjected to a load torque profile that is different for the two subject wheel motors. As shown by numerical and simulation results, there is no significant difference in the instantaneous speed of the shafts/wheels during the bumpy road conditions. Moreover, it is shown that the MS control strategy improves the performance of the vehicle in cases of overshoot and speed oscillation under uneven road conditions compared to the conventional Mean control strategies. In second proposed structure, modeling and control method of an electric differentail system (EDS) based on Hall sensors for two-wheel drive electric vehicle extensible to four-wheel drive by brushless DC (BLDC) motors based on new fault tolerant control (FTC) have been analyzed. Unlike the presented EDSs in recent established literatures, proposed EDS is based on low cost Hall sensors in BLDC motor drives with no need to extra controllers to regulating the speed and steering angle. The possibility of independent control of the wheel drive motors in the proposed EV system with the minimum control devices by properly locking and synchronizing the wheels to maintain stability are the main advantages of the work performed in this proposed structure. A dynamical improved fast FTC is presented to enhance the reliablity of BLDC drives operations used in proposed EDS structure. A simple but very effective method for diagnosing Hall sensors fault is proposed to fastest detection of asynchronous and simultaneous up to two Hall sensors fault. The proposed fault reconstruction method avoids feeding the false conduction angle into the power switches of motor drive and ensures smooth ride through the fault based just on the remaining healthy Hall sensors signals, which represents a great improvement over the previous FTC methods. In EDS structure, averaging motors Hall signals and controlling them are used to running and improving EV stability in different load torques on wheels by independent control of motors. The proposed FTC performance is validated by both detailed and experimental tests with digital signal processor implementation. Both proposed structures are extended to four-wheel drive system and their results in different operational modes are analyzed and illustrated

مستند نام اشخاص تاييد نشده

عبادپور، محسن

مستند نام اشخاص تاييد نشده

بناءشریفیان، محمد باقر، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

بابائی، ابراهیم، استاد مشاور

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی