پديد آورنده :
ره نمائي، رضا
عنوان :
تحليل حرارتي موتور سوئيچ رلكتانس متصل به باتري شارژر مجتمع با كاربرد در خودرو الكتريكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
قدرت (ماشين هاي الكتريكي و الكترونيك قدرت)
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 151ص، : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مرتضي سقائيان نژاد
استاد مشاور :
احمد سوهانكار اصفهاني
توصيفگر ها :
موتور سوئيچ رلكتانس , تلفات اهمي , تحليل حرارتي , خودروي الكتريكي , باتري شارژر مجتمع
استاد داور :
محمد ابراهيمي، مسعود حاجيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/13
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/13
چكيده فارسي :
چکیده با توجه به افزایش گازهای گلخانهای و همچنین محدودیت در تأمین سوختهای فسیلی خودروهای الکتریکی از جایگاه ویژهای برخوردار هستند بر اساس تحقیقات شرکت خودروسازی تسال تعداد خودروها در سال 0502 میالدی نسبت به سال 5102 میالدی دو برابر میشوند که این موضوع اهمیت خودروهای الکتریکی را گوش زد میکند از طرفی باتری و باتری شارژرها از مهمترین بخشهای یک خودروی الکتریکی هستند با در نظر داشتن محدودیتها و هزینههای اعمالی از طرف ایستگاههای شارژ باتری دو انتخاب پیش روی تولیدکنندگان خودروهای الکتریکی قرار دارد که میتوان به استفاده از ساختار باتری شارژر به صورت مجزا در خودرو و یا ساختار باتری شارژر مجتمع شده با موتور و درایو اشاره کرد استفاده از ساختار مجتمع به این معنا است که سیم پیچ موتور به عنوان سلفهای بزرگ و ادوات نیمه هادی درایو به عنوان ادوات مورد نیاز باتری شارژر مورد استفاده قرار میگیرند ساختار باتری شارژر مجتمع عالوه بر کاهش هزینه در کاهش حجم و وزن خودروی الکتریکی نیز مؤثر است موتور سوئیچ رلکتانس به دلیل سادگی ساختار هزینه تولید و نگهداری کم عدم استفاده از سیم پیچ و مگنت در روتور و محدوده وسیع سرعت در توان ثابت از گزینههای مناسب جهت استفاده در خودروهای الکتریکی است از طرفی برای شارژ بسته باتری خودروی الکتریکی متوقف شده در پارکینگ خانه استفاده از سیم پیچ موتور به عنوان سلفهای بزرگ باتری شارژر و تحریک همزمان فازها موجب محدودیتهایی میشود یکی از این محدودیتها حرکت روتور در حین شارژ باتری است که این موضوع باعث افزایش ادوات کنترلی و مکانیکی مانند کالچ و یا ترمز میگردد همچنین افزایش دمای سیم پیچ و حتی کاهش عمر موتور را به دنبال دارد به دلیل تغییرات اندوکتانس فازهای موتور در هر موقعیت زاویهای روتور و همچنین نمایان شدن اندوکتانس متقابل به دلیل تحریک چندگانه فازها کنترل گشتاور صفر برای ثابت نگهداشتن روتور از اهمیت باالیی برخوردار است به این صورت که بعد از انتخاب جریان شارژ باتری و شناسایی موقعیت روتور توسط سیستم کنترلی بر اساس شرط گشتاور صفر جریان هر فاز به موتور اعمال میشود در این ساختار به دلیل استفاده از سیم پیچهای موتور و افزایش دمای آن به سبب عبور جریان پیوسته در فازها امکان تجاوز از دمای مجاز عایقها و کاهش طول عمر موتور وجود دارد پس حضور سیستم ناظر بر افزایش دمای سیم پیچ موتور در این مسیر از اهمیت باالیی برخوردار است در این پایان نامه مدلی به صورت تحلیلی جهت نظارت لحظهای افزایش دما در حین شارژ باتری در ساختار باتری شارژر مجتمع پیشنهاد و برای کاهش حجم و زمان محاسبات مدل کاهش مرتبه یافتهای نیز ارائه میشود این مدل امکان تخمین دمای سیم پیچ در شرایط تغییر سطح شارژ باتری در مواقعی که احتیاج به سریعتر شدن زمان شارژ باتری است را فراهم میسازد برای این منظور به کمک روش المان محدود و نرم افزار ماکسول تحلیلهای الکترومغناطیسی در زمینه محاسبه تلفات و برقراری گشتاور صفر انجام میگردد همچنین دمای سیم پیچ موتور به صورت حالت دائم توسط نرم افزار انسیس و حالت گذرای آن به کمک روش تحلیلی پیشنهادی و نوع کاهش مرتبه یافته آن در نرم افزار متلب محاسبه میشود جهت بررسی دقت مدل تحلیلی پیشنهادی و مدل کاهش مرتبه یافته آن دمای حاصل شده از تخمین مدل با نتایج آزمایشگاهی مورد بررسی و مقایسه قرار میگیرد در ادامه روش کاهش تلفات اهمی با حفظ گشتاور صفر نیز بررسی و با حالت عادی کنترل گشتاور صفر از منظر تلفات و تغییرات دمای سیم پیچ مقایسه میشود همچنین به دلیل امکان چندفازه شدن مبدل کاهش ریپل جریان شارژ باتری نیز مورد بررسی قرار گرفته و در انتها الگوریتم کلی جهت شارژ باتری با نگاه محدودیت حرارتی ارائه میشود کلمات کلیدی 1 موتور سوئیچ رلکتانس 2 تلفات اهمی 3 تحلیل حرارتی 4 خودروی الکتریکی 5 باتری شارژر مجتمع
چكيده انگليسي :
152 Thermal Analysis of Switched Reluctance Motors Connected to an Integrated Battery Charger Used in Electrical Vehicle Sayed Reza Rahnamaei r rahnamaie@ec iut ac ir 2019 6 22 Departent of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 8311 IRAN Degree M Sc Language FarsiSayed MortezaSaghaian nezhad saghaian@cc iut ac ir AbstractDue to increase greenhouse gases and limitation of fossil fuels electrical vehicles becoming more important According to research the number of cars will double in 2050 compared to 2015 which emphasizes theimportance of electrical vehicles Battery and battery chargers are the most important parts in an electricalvehicle Considering limitations and high costs of using battery charging stations there are two choices in frontof electrical vehicle manufacturers that can be use the battery charger separately in the car or use the integratedbattery charger structure with electrical machine and drive The use of the integrated structure means thewinding use as large inductors and drive s switches use as battery charger s switches The integrated batterycharging structure reducing costs also reducing weight and occupied volume of the electrical vehicle TheSRM due to simplicity of the structure cost of production and maintenance lack of winding and magnet inthe rotor and wide range of speed at constant power make suitable options for using this electrical machine inelectrical vehicles On the other hand to charge the battery pack of the electrical vehicle when it stopped at thegarage using winding as a large inductor of the battery charger and multi phase excitation causes somerestrictions One of these limitations is movement of the rotor during battery charging which increases controlinstrument and mechanical devices such as clutches or brakes It also increases temperature of the winding andmakes lower the electrical machine life Because of the inductance variations in each phases at different rotorposition and effect of mutual inductance due to the multi phase excitation zero torque control is important forfixing the rotor angle After selecting charge current of the battery and identifying the position of the rotor bythe control system based on the zero torque condition can chose current excitation of each phase by the controlinstrument In this structure winding s temperature increase due to the multi phase excitation it is possible toexceed the permissible temperature of insulation and reduce electrical machine life Therefore presence of thesystem that monitoring the temperature of the winding is important In this dissertation a model is developedanalytically to monitor the instantaneous increase of temperature while charging the battery in the integratedbattery charger and for reducing the volume and time of the calculations proposed a reduced order model thismodel provides the ability to estimate the winding s temperature in different charge level of the battery whenit requires faster charging For this proposition using the finite element method and MAXWELL software electromagnetic analyzes are performed in the field of loss calculation and zero torque and also temperature ofthe winding in steady state by ANSYS software and its transient by the proposed analytical method and type ofreduction Its order is calculated in MATLAB In order to investigate accuracy of the proposed analytical modeland its reduced order model the temperature obtained from model estimation with experimental results iscompared In the following ohmic loss reduction method is also investigated by maintaining zero torque andwith normal zero torque control is compared the temperature of the winding Also due to the possibility ofinterleaved in the converter the reduction of the ripple battery s current is also examined and at the end generalalgorithm for charging the battery with thermal limitation in winding is presented Keywords 1 Switched Reluctance machine 2 Ohmic Loss 3 Thermal Analysis 4 Electrical
استاد راهنما :
مرتضي سقائيان نژاد
استاد مشاور :
احمد سوهانكار اصفهاني
استاد داور :
محمد ابراهيمي، مسعود حاجيان
