Podrobno

Meritve induktivnosti sinhronskih strojev s trajnimi magneti
ID Stritih, Gašper (Avtor), ID Vukotić, Mario (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,14 MB)

Izvleček
Sinhronski stroji s trajnimi magneti (PMSM motorji – ang. permanent magnet synchronous motor) so ključni sestavni del sodobnih visoko učinkovitih električnih pogonov, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah, od električnih vozil do industrijske avtomatizacije. Za doseganje optimalnega krmiljenja motorja, še posebej pri uporabi vektorske regulacije (FOC – ang. field oriented control), je natančno poznavanje induktivnosti d-osi in induktivnosti q-osi ključnega pomena. Nepravilne vrednosti teh parametrov namreč vodijo do zmanjšanja navora, slabše učinkovitosti in omejitev dinamičnega odziva. Ta magistrska naloga se osredotoča na celovito obravnavo določanja induktivnosti IPM motorjev. Namen dela je kritično analizirati obstoječe metode merjenja, jih praktično izvesti na izbranem motorju in primerjati rezultate z analitičnimi ter numeričnimi izračuni. Na podlagi te obsežne analize je izbrana najprimernejša metoda za določanje induktivnosti. V začetnem delu naloge je predstavljen podroben pregled in kritična analiza uveljavljenih in sodobnih metod za merjenje induktivnosti v dveh oseh. Obravnavana literatura je razdeljena glede na naravo meritev na statične metode, ki se izvajajo pri mirujočem rotorju, dinamične metode, ki zahtevajo vrtenje rotorja, ter metode s krmilnikom, s pomočjo katerih se parametri določajo iz tokovnih odzivov motorja v realnem času ob uporabi implementiranega algoritma vodenja. Posebna pozornost je namenjena tudi vplivu magnetnega nasičenja in obratovalne temperature na spremembe vrednosti induktivnosti. Praktični del naloge vključuje izvedbo izbranih in najbolj relevantnih metod na konkretnem IPM motorju. Ta del zajema podroben opis postavitve merilnega sistema z vključeno strojno in programsko opremo, izvedbo preizkusov ter obsežno predstavitev in analizo rezultatov. Poudarek je predvsem na kritični obravnavi vseh izmerjenih vrednosti, vključno z oceno merilne negotovosti, primerjavi rezultatov med različnimi metodami in natančni analizi odvisnosti induktivnosti od toka oziroma nasičenja. Vzporedno s praktičnimi eksperimenti poteka tudi analitično-numerični izračun induktivnosti motorja. Najprej je predstavljen teoretični model, ki vključuje geometrijske in materialne parametre izbranega motorja ter ustrezne enačbe za izračun. Zatem je uporabljeno numerično orodje Altair Flux za modeliranje s pomočjo metode končnih elementov (MKE), kar omogoča natančno določitev magnetnega polja in induktivnosti v realnih obratovalnih pogojih. Te teoretično in numerično pridobljene vrednosti služijo kot referenca in so neposredno primerjane z rezultati praktičnih meritev. V zaključnem delu naloge je na podlagi celotnega poteka raziskave izvedena končna sinteza in ovrednotenje. Definirani so objektivni kriteriji za oceno posameznih metod, kot so natančnost, čas izvedbe, kompleksnost potrebne opreme ter robustnost glede na nasičenje. Upoštevajoč te kriterije, meritve in primerjavo z analitičnim modelom, je podrobno argumentirana in izbrana optimalna metoda za določanje induktivnosti. Končni rezultat dela predstavlja sistematičen pregled metod, nabor praktično izmerjenih in referenčnih vrednosti za izbrani motor, kritično primerjavo pristopov ter konkretno priporočilo za najbolj zanesljivo in učinkovito metodo v inženirski praksi.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:IPM motorji, induktivnost, merjenje induktivnosti, metoda končnih elementov, statične metode, dinamične metode, identifikacija parametrov
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Organizacija:FE - Fakulteta za elektrotehniko
Leto izida:2026
Datum objave v RUL:04.09.2026
Število ogledov:19
Število prenosov:5
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Inductance measurements of permanent magnet synchronous machines
Izvleček:
Permanent magnet synchronous machines (PMSM) are a key component of modern, highly efficient electric drives used in a wide variety of applications, ranging from electric vehicles to industrial automation. To achieve optimal motor control, particularly when employing Field Oriented Control (FOC), an accurate knowledge of the d-axis and q-axis inductances is crucial. Incorrect values of these parameters lead to reduced torque, decreased efficiency, and limited dynamic response. This master's thesis focuses on a comprehensive investigation of inductance determination for Interior Permanent Magnet (IPM) motors. The aim of the work is to critically analyse existing measurement methods, practically implement them on a selected motor, and compare the results with analytical and numerical calculations. Based on this extensive analysis, the most suitable method for inductance determination is selected. The introductory part of the thesis presents a detailed overview and critical analysis of both established and modern methods for two-axis inductance measurement. The reviewed literature is categorized according to the nature of the measurements into static methods (performed with a locked rotor), dynamic methods (requiring rotor rotation), and controller-based methods, where parameters are determined in real time from the motor's current responses using the implemented control algorithm. Special attention is also devoted to the impact of magnetic saturation and operating temperature on variations in inductance values. The practical part of the thesis involves the execution of the selected and most relevant methods on a specific IPM motor. This section includes a detailed description of the experimental setup, encompassing hardware and software, the execution of the tests, and a comprehensive presentation and analysis of the results. Particular emphasis is placed on a critical evaluation of all measured values, including an assessment of measurement uncertainty, a comparison of results across different methods, and a thorough analysis of the inductance's dependence on current (magnetic saturation). In parallel with the practical experiments, an analytical and numerical calculation of the motor inductances is carried out. First, a theoretical model is introduced, incorporating the geometric and material parameters of the selected motor along with the corresponding calculation equations. Subsequently, the numerical software tool Altair Flux is utilized for Finite Element Method (FEM) modelling, enabling precise determination of the magnetic field and inductances under realistic operating conditions. These theoretically and numerically derived values serve as a reference and are directly compared with the experimental measurements. In the final part of the thesis, a synthesis and evaluation are conducted based on the entire course of the research. Objective criteria are defined to assess individual methods, such as accuracy, execution time, equipment complexity, and robustness with respect to saturation. Taking these criteria, the experimental results, and the analytical model comparisons into account, the optimal method for inductance determination is thoroughly justified and selected. The final outcome of this work provides a systematic overview of methods, a dataset of experimentally measured and reference values for the selected motor, a critical comparison of approaches, and a concrete recommendation for the most reliable and efficient method in engineering practice.

Ključne besede:IPM motors, inductance, inductance measurement, finite element method, static methods, dynamic methods, parameter identification

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj