(Luận văn thạc sĩ) tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển trên xe máy điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH CAO TRÍ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE MÁY ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 8520116 SKC007254 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH CAO TRÍ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE MÁY ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 601401 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH CAO TRÍ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE MÁY ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 601401 Hướng dẫn khoa học: TS Lê Thanh Phúc i ii iii iv v vi vii CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Ý nghĩa thực tiễn luận văn thiết kế mẫu xe máy điện mang thương hiệu Việt, khuyến khích người dân xe máy điện nhiều để giảm lượng khí thải ảnh hưởng đến mơi trường Về mặt khoa học, luận văn thực việc tính toán, xây dựng mạch điều khiển phương pháp điều khiển cho xe máy điện Các thử nghiệm mơ hình băng thử mơ hình xe điện tiến hành nhằm đánh giá khả ứng dụng mạch điều khiển điều kiện phịng thí nghiệm môi trường thực tế Thử nghiệm băng thử động cơ: Ở phương pháp điều khiển hở, mạch điều khiển giúp xác định đường đặc tính động dải tần số khác từ 5Hz đến 65Hz Bên cạnh đó, phương pháp khởi động mềm cho việc điều khiển hở tần số cho trước đề xuất cách giảm phần trăm điện áp khởi động Kết đo kiểm cường độ dòng điện cho thấy khởi động mềm, cường độ dòng điện giảm 73.8% từ 9,2A xuống 2,41A Mặt khác, kết thử nghiệm khả đáp ứng tốc độ động điều khiển kín tần số danh định 50Hz với tải 1,5Nm 38% sau 20 giây Có thể thấy được, thử nghiệm băng thử, phương pháp điều khiển kín khơng khả thi, lý tải tạo băng thử tải cố định không thay đổi theo thời gian Nhiệt độ trung bình mạch điều khiển trình thử nghiệm băng thử phịng thí nghiệm dao động mức 35 oC, vùng phân bố nhiệt độ trải nhôm tản nhiệt, giúp cho mạch tản nhiệt nhanh hiệu Thử nghiệm mơ hình xe bánh: Kết đo kiểm nhiệt độ mạch hoạt động ổn định mức 60oC không tăng khoảng thời gian 15 phút điều kiện nhiệt độ môi trường Đối với phương pháp điều khiển hở, động đạt tốc độ đáp ứng 48% điều khiển hở với tải cố định vịng 10 giây khơng tăng Tuy nhiên, khả đáp ứng cải thiện đáng kể từ 48% lên đến 85% 69 vòng giây từ trạng thái đứng yên đạt 95% tốc độ mong muốn giây Các kết thí nghiệm cho thấy mạch điều khiển hoạt động ổn định điều kiện phịng thí nghiệm mơi trường ngồi kết hợp với phương pháp điều khiển kín hở, mạch điều khiển chứng minh khả ứng dụng mạch loại động khác từ 0,3kW đến 1,5kW khả đáp ứng tốc độ dải tần số khác Bên cạnh đó, nhiệt độ mạch trì mức cho phép, giúp cho mạch hoạt động ổn định Tuổi thọ ước tính mạch vào khoảng năm 5.2 Kiến nghị Một số hạn chế nghiên cứu cần phải làm rõ để nghiên cứu sau phát triển cách hiệu Đầu tiên, vấn đề nhớ vi điều khiển: phương pháp đọc bảng tra cứu đòi hỏi nguồn tài nguyên nhớ lớn, vi điều khiển Atmega328P đáp ứng hạn chế, giải pháp đưa cho nghiên cứu tới sử dụng nhớ Thứ hai, phương pháp tản nhiệt cần phải nghiên cứu để giúp mạch điều khiển tản nhiệt tốt hơn, cụ thể tản nhiệt nước Bên cạnh đó, khả chống nước rị rỉ điện mạch điều khiển nói riêng mơ hình xe máy điện nói chung vấn đề phải đặt lên hàng đầu Các đánh giá chi tiết độ ổn định khả đáp ứng lâu dài mạch cần phải thử nghiệm nhiều nhiều loại mặt đường điều kiện mơi trường khác Đứng góc nhìn mặt động lực học, đánh giá khả tăng tốc, khả leo dốc cực đại, tốc độ cực đại cần phải tính tốn thêm Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tiến hành hoàn toàn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM sở trang thiết bị có Đây điều kiện thuận lợi cho thời gian tới, kết nghiên cứu tiếp tục triển khai để mở rộng tổng quát hóa hơn, với mong muốn thương mại hóa sản phẩm mang thương hiệu Việt 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C Chan The state of the art of electric and hybrid electric Proceedings of the IEEE, vol 90, nº 2, February 2002 [2] Carl Vogel Build Your Own Electric Motorcycle McGraw-Hill Companies, July 2009 [3] Hoàng, Tuấn Anh The Environmental Pollution in Vietnam: Source, Impact and Remedies International Journal of Scientific & Technology Research (2017): 249-253 [4] Ng Dũng, Ng Huy Mơ hình hóa tơ điện phương pháp EMR với mơ hình mở rộng tương tác bánh xe – mặt đường Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa –VCCA-2015 [5] V Duy, D Quy Thiết kế mơ hình mơ Hard-ware-in-loop cho xe tơ điện Hội nghị toàn quốc lần thứ Điều khiển Tự động hóa –VCCA-2015 [6] Phạm Quốc Thái Thiết kế xe điện vận hành khu vực người Tạp chí khoa học cơng nghệ Đà Nẵng, ISSN 1859-1531, VOL 17, NO 9, 2019 [7] Wang Tiecheng, Zheng Ping, Zhang Qianfan and Cheng Shukang Design characteristics of the induction motor used for hybrid electric vehicle 2004 12th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Snowbird, UT, USA, 2004, pp 523-527, doi: 10.1109/ELT.2004.1398136 [8] Dong-Hyeok Cho, Hyun-Kyo Jung and Cheol-Gyun Lee Induction motor design for electric vehicle using a niching genetic algorithm IEEE Transactions on Industry Applications, vol 37, no 4, pp 994999, July-Aug 2001, doi: 10.1109/28.936389 [9] S Z Jiang, K T Chau and C C Chan Spectral analysis of a new six-phase pole-changing induction motor drive for electric vehicles IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 50, no 1, pp 123131, Feb 2003, doi: 10.1109/TIE.2002.807662 71 [10] X D Xue, K W E Cheng and N C Cheung Selection of Electric Motor Drives for electric vehicles 2008 Australasian Universities Power Engineering Conference, Sydney, NSW, 2008, pp 1-6 [11] L Chern Discrete integral variable structure model following control for induction motor drivers IEEE Electric Power Applications, Volume 143, Issue 6, November 1996, p 467 – 474 [12] Zhu, C., Wang, Y & Hou, L Design and simulation of electrical dynamometer using improved DTC induction motor driver J Cent South Univ 24, 1360– 1368 (2017) [13] Hassan Baghgar Bostan Abad Using Fuzzy Controller in Induction Motor Speed Control with Constant Flux Proceedings of world academy of science, engineering and technology, volume april 2005 issn 1307-6884 [14] Z Latt and N N Win Variable Speed Drive of Single Phase Induction Motor Using Frequency Control Method International Conference on Education Technology and Computer, Singapore, 2009, pp 30-34, doi: 10.1109/ICETC.2009.72 [15] Zhang Yan, Changxi Jin and V Utkin Sensorless sliding-mode control of induction motors IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol 47, no 6, pp 1286-1297, Dec 2000, doi: 10.1109/41.887957 [16] C Schauder Adaptive speed identification for vector control of induction motors without rotational transducers Conference Record of the IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, San Diego, CA, USA, 1989, pp 493-499 vol.1, doi: 10.1109/IAS.1989.96696 [17] Nguyễn Trọng Thắng Giáo trình kỹ thuật điện NXB Đại học Quốc gia Tp HCM, 2013 [18] Đặng Văn Thành Giáo trình kỹ thuật điện NXB Đại học Quốc gia Tp HCM, 2010 [19] Rakesh Parekh AC Induction Motor Fundamentals DS00887A, Microchip Technology Inc., 2003 [20] Gopal K Dubey Fundamentals of Electrical Drives 2nd Edition, Narosa Publishing House, New Delhi, 2011 72 [21] Z Zhang, Y Liu and A M Bazzi An improved high-performance open-loop V/f control method for induction machines IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Tampa, FL, 2017, pp 615-619, doi: 10.1109/APEC.2017.7930757 [22] Austin Hughes Electric motor and Drives 3rd Edition, Elsevier, December 2005 [23] Bimal K Bose Power Electronics and Motor Drives Elsevier, 2006 [24] Hồng Ngọc Văn Điện tử cơng suất NXB Đại học Quốc gia Tp HCM, 2007 [25] Atmel Corporation ATmega328P Rev: 7810D–AVR–01/15, 2015 [26] Ronald N Jansen, Steven T Haensgen Method and apparatus for calculating RMS value RockWell Automation Technologies, Inc., Mayfield Heights, OH (US), February 2003 [27] Mitsubishi Electric DIPIPM application note bootstrap circuit design manual Dual-in-Line Package Intelligent Power Module, Tokyo, Japan: Mitsubishi Electronic Corp, 2016 [28] J Adams IC Bootstrap component selection for control Ics Proc DT-98-2a Int Rectifier, 2001 [29] Vinod Kumar Khanna Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT Theory and Design IEEE Press-Wiley Interscience, New Jersey, USA, August 2003 [30] J Boehmer, J Schumann and H Eckel Effect of the millercapacitance during switching transients of IGBT and MOSFET 15th International Power Electronics and Motion Control Conference (EPE/PEMC), Novi Sad, 2012, pp LS6d.3-1-LS6d.3-5, 2012 [31] Fuji Electric Fuji IGBT Modules Application Manual Innovating Energy Technology, March 2015 [32] K H Ahmed, S J Finney and B W Williams Passive Filter Design for Three-Phase Inverter Interfacing in Distributed Generation Compatibility in Power Electronics, Gdansk, pp 1-9, 2007 [33] Hojabri, Mojgan Design, application and comparison of passive filters for three-phase grid-connected renewable energy systems ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, vol 10, no 22, December 2015 73 [34] George Ellis Control System Design Guide 4th Edition Elsevier, May 2012 [35] Analog Devices Inc Engineeri Linear Circuit Design Handbook 1st Edition, Elsevier, February 2008 [36] Kim, Hyosung and Sul, Seung-K A Novel Filter Design for Output LC Filters of PWM Inverters Journal of Power Electronics, vol 11, no 1, pp 74–81, Jan 2011 [37] Texas Instrument Incorporated LC Filter Design SLAA701A Application Report, November 2016 [38] Ahmad Ale Ahmd A New Design Procedure for Output LC Filter of Single Phase Inverters International Conference on Power Electronics and Intelligent Transportation System, At China, Volume: 3rd, 2010 [39] Ron Mancini Op Amps for Everyone Advanced Analog Products, Texas Instrument, August 2002 [40] Infineon Technologies AG IHW20N120R2 Power Semiconductors, Rev 1.2, July 2006 [41] International Rectifier IR2103(s) PBF Half-Bridge Driver April 2013 [42] Electronic Components ELNA High Quality Capacitors CAT No.2013/2014E [43] Fuji Electric Reliability of Power Modules Innovating Energy Technology datasheet, Jun 2017 [44] Abdelkhalak El Hami, David Delaux, Henri Grzeskowiak Reliability of High-Power Mechatronic Systems Aerospace and Automotive Applications: Issues, Testing and Analysis, Elseviser, 2017 74 NỘI DUNG BÀI BÁO 75 76 77 78 79 80 81 82 ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH CAO TRÍ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE MÁY ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 601401 BỘ GIÁO DỤC... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐINH CAO TRÍ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRÊN XE MÁY ĐIỆN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 601401 Hướng dẫn khoa... phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí động lực Tên luận văn: Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển xe máy điện Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 09/05/2021, trường đại học Sư phạm Kỹ Thuật thành phố