OBRATOVANJE SINHRONSKEGA STROJA S TRAJNIMI MAGNETI OB OKVARI AKUMULATORSKEGA NAPAJALNEGA SISTEMABreznik, Mitja (Avtor) Ambrožič, Vanja (Mentor) akumulatorski napajalni sistemprekinitev napajalnega sistemasinhronski stroj s trajnimi magnetimodel s koncentrirani elementi električnega vezjaregulator napetosti vmesnega tokokrogazmanjšanje reda prenosne funkcije.Detekcija okvar in možnost obratovanja ob prisotnosti okvare električnih pogonov sta pomembni raziskovalni področji, ki zagotavljata robustnost in večjo varnost vozil oziroma ostalih pogonskih sistemov. V električnem pogonu sinhronskega stroja s trajnimi magneti, ki je namenjen za mobilne sisteme, je ključna komponenta akumulatorski napajalni sistem. Okvara v napajalnem sistemu lahko povzroči hipno prekinitev pretoka energije. Ob neustreznem odzivu krmilnega sistema lahko prekinitev rezultira v izgubi nadzora nad električnimi količinami stroja, poškodbi elektronskih komponent kot posledica prenapetosti ali hipni izgubi napajanja za kontrolne sisteme. Prvi korak pri vzpostavitvi obratovanja ob prisotnosti okvare je hitra in robustna detekcija prekinitve napajalnega sistema. V disertaciji je predlagan modelno orientiran pristop detekcije prekinitve napajalnega sistema, ki temelji na modelu električnega vezja s koncentriranimi elementi. S pomočjo modela napajalnega sistema je mogoče oceniti napetost vmesnega tokokroga na podlagi enosmernega toka pretvorniškega mostiča ter napetosti odprtih sponk akumulatorja. Ker napetosti odprtih sponk akumulatorja ni mogoče neposredno izmeriti, je predlagan opazovalnik omenjene količine v drsnem režimu. Pojav razlike med izmerjeno ter ocenjeno vrednostjo napetosti vmesnega tokokroga je nato uporabljen kot indikator odpovedi. Pogoj odpovedi, ki zagotavlja odpornost na lažno oziroma napačno zaznavo, je osnovan analitično s pomočjo analize variabilnosti sistema ter pogreška meritev. Obratovanje pogona ob prisotnosti okvare omogoča rotacijska energija sistema električnega pogona, ki lahko potencialno zagotovi energijo potrebno za vzdrževanje napetosti vmesnega tokokroga. Nadzor nad nivojem napetosti vmesnega tokokroga omogoča nadaljnje obratovanje v področju slabljenja polja, prepreči sekundarno škodo zaradi okvare elektronskih komponent ter zagotavlja vir napajanja za pogone z enim virom napajanja. Predlagan je regulator napetosti vmesnega tokokroga, katerega notranja regulacijska zanka temelji na uveljavljeni vektorski regulaciji sinhronskega stroja s trajnimi magneti. Parametri kaskadne regulacije napetosti so ključni za stabilnost ter hiter prehod v obratovanje ob prisotnosti okvare. Na podlagi modela sistema je bil oblikovan analitičen pristop za določitev parametrov PI regulatorja vmesnega tokokroga, s pomočjo metode redukcije reda prenosne funkcije reguliranca. Za potrditev ključnih pristopov predlaganih v disertaciji sta bili uporabljeni metodi modeliranja sistemov ter numeričnih izračunov v okolju MATLAB/Simulink. Rezultati obsegajo primerjavo obstoječih modelov akumulatorja litijeve tehnologije s predlaganim modelom v disertaciji, analizo vpliva spremembe magnetne energije stroja ob pojavu okvare ter numerične rezultate transformacij pogreškov, ki vplivajo na uspešnost zaznave okvare. Eksperimentalni rezultati, ki potrjujejo možnost uspešne implementacije na realnem pogonu, so opravljeni s pomočjo sklopitve dveh električnih pogonov s pripadajočima napajalnima sistemoma. Najprej je preverjen vpliv hipne spremembe obratovalne točke stroja na odstopanje modela napajalnega sistema, ki lahko povzroči lažno zaznavo detekcijskega algoritma. Sledi uspešen prikaz zaznave prekinitve napajalnega tokokroga v primeru vsiljene okvare v sistem. Odziv regulatorja napetosti vmesnega tokokroga v kombinaciji z detekcijskim algoritmom je preverjen za različne obratovalne pogoje definirane pred pojavom vsiljene okvare napajalnega sistema. Zaključni del disertacije vsebuje pregled zastavljenih prispevkov k znanosti, izhodišča za nadaljnje raziskovanje ter možnost vpeljave predlaganih pristopov na širše področje električnih pogonskih sistemov.20192019-09-30 08:20:06Doktorsko delo/naloga111404VisID: 42983sl