Skip to main content
SUPERVISOR
Sayed Morteza Saghaian nejad esfahani,Hamid Reza Karshenas
سیدمرتضی سقائیان نژاداصفهانی (استاد راهنما) حمیدرضا کارشناس (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Rashidi kermani
امیر رشیدی کرمانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
Single-Phase and three-phase PFC Integrated Battery Charging System using SRM Drive Traction is considered in this thesis. In this regard new topology and control is presented. For the proposed three-phase battery charger, position keeping and zero torque (PK-ZT) control of SRM drives is proposed to avoid any movement when used for charging reactor in electric vehicles. A sliding mode position control technique as an outer loop and zero torque control method as an inner loop are used to attain this. Under any uncertainty (dc-offset current sensor) or giant nonlinearity (mutual inductance), PK controller is proposed to keep the rotor at the initial position based on simple sliding mode controller. Whereas, PFC and voltage regulation is achieved with buck-boost integrated SRM drive by conventional three-phase buck type converter for wide input and output voltage range. In this two stage PFC topology, multi-phase SRM drive operates as a high power interleaved buck-boost converter to reduce cost, size, weight, and volume of battery charger with high reliability, improved power quality and low battery current ripple. Then, In order to implement the proposed ZT control, an online method is proposed to calculate current reference in each phase with regarding to zero torque condition. Finally, Lagrange optimization method is used for copper loss minimization during battery charging and results are compared with the case of using an extra clutch to let the motor to move. This reliable integrated battery charger topology is cost, volume and weight effective while has fast PFC charging capability. With proposed method core losses can be reduced significantly because of constant current control and there is no need to clutch during battery charging. An online cubic equation method is used to obtain current references with zero torque condition and finally optimized currents are calculated by Lagrange optimization method. Results are compared with clutch, cubic equation method and Lagrange optimization method. Results show that KP-ZT keeps the rotor in stand still during charging and zero torque control is not sufficient alone. In single-phase single-stage integrated SRM drive battery charger, phase windings and passive components of asymmetric SR converter were used as an interleaved converter with buck mode operation. In this circuit, just an extra switch per phase was used. This topology is easy interconnection because, phase windings terminals of SR drive and passive components were used for integrating battery charging. The charging converter is based on a buck converter with PFC capability. A cubic equation method based on an accurate SRM model is proposed as a current reference distributor of the charging controller with ZT and PFC condition according to the battery pack current demand. Results show that PK-ZT controller keeps the rotor at stand-still while PFC is achieved for battery pack current demand. This reliable integrated battery charger topology is cost, volume and weight effective compliancewithIEC standard. To verify the proposed system, theoretical analyses of mathematical modeling and computer simulations with MATLAB/Simulink have been performed and experimental result is presented based on DSP setup. In the end, there is a summary of thesis and suggestions for further research. Key Words 1 Switched Reluctance Motor, Integrated Battery Charger, Zero Torque Control, Power Factor Correction, Position Keeping Control
هشت دردهه های اخیر چالش کاهش گازهای گلخانه ای و شرایط ایجاد استفاده از انرژی های نو موجب شده تا صنعت خودرو نگاه ویژه ای به تولید خودروهای هیبریدی و برقی داشته باشد. از طرف دیگر پیشرفت تکنولوژی های الکترونیک قدرت، طراحی ماشین های الکتریکی و باتری ها فرصت بهتری را به منظور دستیابی به این مهم فراهم آورده است. با توجه به ویژگی های منحصر بفرد موتور سوئیچ رلکتانس بخصوص سادگی در تولید و نگهداری، ارزانی و عدم استفاده از مگنت در ساختار آن این موتور یکی از گزینه های مطرح و مورد توجّه در صنعت خودروهای برقی می باشد. هزینه بالا و طول عمر باتری ها، پیچیدگی شارژرها و نبود زیرساخت های شارژدهی سه مانع مهم در افزایش تعداد خودروهای برقی می باشند. هر چه توان قابل انتقال توسط باتری شارژر بزرگتر شود هزینه، حجم و وزن سیستم بزرگتر خواهد شد. به منظور فائق آمدن بر مشکلات مذکور می توان از امکان اشتراک گیری ادوات درایو و همچنین سیم پیچی های موتور در خودرو برقی استفاده کرد. در واقع از مبدل درایو و سیم پیچی های موتور می توان به گونه ای استفاده کرد که بازدهی افزایش، کیفت توان بهبود، هزینه، حجم و وزن کاهش یابد. اما نکته بسیار مهم در این راستا آن است که به علّت عبور جریان از سیم پیچی ها در موتور گشتاور ایجاد شده که این گشتاور موجب تکانه و حرکت یا لرزش موتور رانشی در حین عملیات شارژ باتری می گردد. در این رساله یک سیستم جدید باتری شارژر از ترکیب مبدل و سیم پیچی های موتور سوئیچ رلکتانس با هدف شارژ باتری در خودروهای برقی مبتنی بر SRM به همراه کنترل کننده مربوطه ارائه می گردد. این سیستم پیشنهادی برای دو ساختار با تغذیه ورودی سه فاز و تک فاز با هدف اصلاح ضریب توان ارائه شده است. برای جلوگیری از تولید گشتاور حین شارژ باتری، ناحیه گشتاور صفر در موتور بر اساس مشخصه گشتاور تعریف شده و روش کنترل گشتاور صفر با حفظ موقعیت روتور ارائه می شود. در حالت شارژ با ورودی سه فاز که جریان تزریقی به فازهای موتور dc می باشند، کنترل گشتاور صفر به همراه حفظ موقعیت در طی مدت شارژ باتری با هدف کمینه سازی تلفات مسی ارائه می گردد. در این حالت با استفاده از ساختار یکسوکننده جریانی در طبقه ورودی امکان اصلاح ضریب توان و تنظیم ولتاژ در ایستگاه شارژ فراهم می شود. در لینک DC از سیم پیچی های موتور به عنوان یک سلف بزرگ استفاده گردیده است. تابع اشتراک جریان بهینه با استفاده از روش لاگرانژ ارائه شده و تلفات مسی با حالت استفاده از کلاچ مقایسه می شود. نتایج شبیه سازی و عملی صحت روش ارائه شده را نشان می دهند. این در حالی است که تلفات مسی به طور قابل ملاحظه ای نزدیک به حالت استفاده از کلاچ و مساوی بودن جریان ها می باشد. در حالت شارژ با ورودی تک فاز، هدف کاهش طبقات و دستیابی به اصلاح ضریب توان به همراه گشتاور برآیند صفر و حفظ موقعیت روتور می باشد. در این حالت بر خلاف ساختار سه فاز، شرط برقراری اصلاح ضریب توان نیز به حل معادلات لحظه ای افزوده می شود. این ساختار مبتنی بر مبدل باک بوده و از سیم پیچی های موتور و المان های پسیو در درایو به صورت اشتراکی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی و عملی صحت ساختار پیشنهادی را تائید می کنند. کلمات کلیدی:1- موتور سوئیچ رلکتانس 2- باتری شارژر مجتمع 3- کنترل گشتاور صفر 4- اصلاح ضریب توان 5- حفظ موقعیت روتور

ارتقاء امنیت وب با وف بومی