Ανάλυση και έλεγχος ηλεκτρικού οχήματος
Loading...
Date
Authors
Πριάκος, Αθανάσιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται η ανάλυση, η μοντελοποίηση και ο έλεγχος του ηλεκτρικού αυτοκινήτου (HA), με την ανάπτυξη κατάλληλων σχημάτων ελέγχου που στοχεύουν στην ομαλή και σθεναρή λειτουργία του, ανεξάρτητα από τις καταστάσεις που επικρατούν στο οδόστρωμα κατά τη διάρκεια της κίνησης του. Η ανάγκη για τον έλεγχο και την ανάπτυξη των ηλεκτρικών αυτοκινήτων προκύπτει από την γρήγορη και αυξημένη διείσδυσή τους, τα τελευταία χρόνια, τόσο στην παγκόσμια αγορά, όσο και στην αγορά της χώρας μας, σύμφωνα με μελέτες του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας. Κύριοι παράγοντες της ραγδαίας αυτής εξέλιξης των ΗΑ είναι τα περιβαλλοντικά οφέλη, λόγω των ελάχιστων ρύπων που εκπέμπουν, και οικονομικοί λόγοι, καθώς οι τιμές των ορυκτών καυσίμων είναι ολοένα και ψηλότερες, αλλά και σχετικοί με τη διαχείριση της ενέργειας λόγοι, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν ‘ενεργά’ φορτία που επιστρέφουν στο δίκτυο ενέργεια σε περίπτωση περίσσειας. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα του συστήματος του ΗΑ δημιουργεί προβλήματα στην καθολική εξάπλωσή τους στο χώρο της αυτοκινητοβιομηχανίας, μια πολυπλοκότητα που οφείλεται στα πολλά και διαφορετικά υποσυστήματα που το απαρτίζουν. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης, ο ηλεκτροκινητήρας, η μπαταρία, τα επιπρόσθετα φορτία και οι μετατροπείς (μετατροπέας ανύψωσης τάσης dc/dc και αντιστροφέας dc/ac) που τα διασυνδέουν, είναι τα σημαντικότερα μέρη ενός ΗΑ. Στην παρούσα εργασία θα γίνει ανάλυση για καθένα από τα παραπάνω τμήματα, καθώς και ο συνδυασμός όλων των επιμέρους μαθηματικών μοντέλων, των επιμέρους συστημάτων, οδηγεί στην εξαγωγή ενός ολικού μοντέλου για το ΗΑ που θα γίνει και η βάση για τον έλεγχό του. Συγκεκριμένα, οι κλασσικές τεχνικές του προσανατολισμένου στο πεδίο ελέγχου, σε συνδυασμό με τις απαιτήσεις που προκύπτουν από τη λειτουργία ενός ΗΑ και το προαναφερθέν μοντέλο, οδηγούν στην εξαγωγή cascaded PI ελεγκτών για καθέναν από τους λόγους κατάτμησης των μετατροπέων ισχύος. Σε δεύτερο στάδιο, βασισμένοι στα προβλήματα που προκύπτουν στις απότομες μεταβολές που συμβαίνουν στις εισόδους του συστήματος (απότομη αλλαγή της ταχύτητας) που περιλαμβάνουν μεγάλες υπερυψώσεις (windup) στα ρεύματα, ακόμα και σε τιμές πέρα των ρεαλιστικών τιμών που αντέχει το σύστημα του ΗΑ, οδηγούμαστε στην υιοθέτηση anti-windup τεχνικών. Οι τεχνικές αυτές περιορίζουν τη δράση του ολοκληρωτικού όρου των PI ελεγκτών εισάγοντας κορεστή με προκαθορισμένα όρια, κάτι που βελτιώνει κατακόρυφα τις αποκρίσεις των ρευμάτων, επιτυγχάνοντας παράλληλα το επιθυμητό σημείο λειτουργίας που έχει τεθεί εξ’ αρχής ως στόχος του ελέγχου.
Description
Keywords
Ηλεκτρικά οχήματα, Έλεγχος αυτοκινήτου, Τεχνικές anti-windup, Μοντελοποίηση