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研究生: 李柏穎
Li, Bo-Ying
論文名稱: 切換式磁阻電機之再生制動控制研究
Study on Regenerative Braking for Switched Reluctance Machine
指導教授: 張簡樂仁
Chang-Chien, Le-Ren
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 103
中文關鍵詞: 切換式磁阻電機再生制動自調式控制
外文關鍵詞: Switched reluctance machine, Regenerative braking, Adaptive control
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  • 近年來電動車輛的技術逐漸成熟,再生制動能量回收已經是必備的技術,本文以切換式磁阻電機的再生制動能量回收為研究課題。
    首先介紹切換式磁阻電機的傳統再生制動控制策略,將其激磁的導通區間固定,搭配不同的開關切換方式:硬式截波、軟式截波實現再生制動剎車。為了改善硬式截波的切換損失以及軟式截波過大的電流應力,進而提出了新的開關切換方式:混合截波。此開關切換方式比硬式截波優異,與軟式截波相比也不會出現大量的湧入電流。再來,為了改善傳統再生制動控制策略共同的缺點,低轉速時過多的電能損耗於開關切換上,本文提出自調式導通角控制策略,根據當下轉子轉速以及電流命令調整導通區間,以控制再生制動能量回收。最後以模擬及實驗相互驗證及比較證明本論文所提出方法的效果及可行性。

    Regenerative braking is an essential technology for electric vehicles to recycle kinetic energy back to battery in order to extend the vehicle’s endurance. This thesis presents two controls that are applied to the switched reluctance machine (SRM) to enhance the efficiency of the energy recovery for operations in regenerative braking mode.
    At first, two general switching methods, hard chopping and soft chopping, are introduced. In order to reduce the switching stress from hard switching mode as well as large inrush current from soft chopping mode, a hybrid chopping is proposed for the fix exciting interval.
    In order to avoid regenerative energy loss as circuit is switching at low speed, this thesis also proposes adaptive tuning of the turn-on angle for motor excitation braking while the turn-off angle is fixed at the optimal value. The turn-on angle is adaptively tuned in accordance with the rotor speed and current command so that the motor exciting interval is varied with different speeds. The effectiveness and feasibility of the proposed methods are validated by simulation and experiment on a SRM.

    摘要 I Summary II 誌謝 IX 目錄 X 表目錄 XIV 圖目錄 XV 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 文獻回顧 3 1.4 論文章節概要 5 第二章 切換式磁阻電機之介紹 6 2.1 前言 6 2.2 切換式磁阻電機之結構及特性 6 2.3 切換式磁阻電機之動作原理 11 2.3.1 磁阻力 11 2.3.2 磁阻電機運轉動作方式 12 2.4 切換式磁阻電機之數學模型 14 2.4.1 電氣方程式 14 2.4.2 機械方程式 16 2.4.3 機電耦合方程式 17 2.5 切換式磁阻電機之電感與轉矩特性 22 2.6 切換式磁阻電機之參數量測 25 2.6.1 繞組電阻量測 25 2.6.2 繞組電感量測 25 第三章 切換式磁阻電機之再生制動原理 28 3.1 前言 28 3.2 驅動電路 28 3.2.1 非對稱半橋式功率轉換器 29 3.2.2 功率轉換器之工作模式 30 3.3 再生制動模式 33 3.4 再生制動能量回收之計算 35 3.4.1 能量轉換及流向分析 35 3.4.2 實體電路測量之架構 38 第四章 切換式磁阻電機之再生制動控制策略 41 4.1 前言 41 4.2 傳統再生制動之控制策略 41 4.2.1 硬式截波 (Hard chopping) 42 4.2.2 軟式截波 (Soft chopping) 44 4.2.3 混合截波 (Hybrid chopping) 47 4.3 改善傳統再生制動能量回收 50 4.4 自調式導通角之控制策略 51 4.4.1 最小方差法 53 4.4.2 開通角度估算 57 4.5 控制策略之比較 61 第五章 硬體電路與軟體規劃 62 5.1 前言 62 5.2 硬體設備及電路 63 5.2.1 切換式磁阻電機 63 5.2.2 驅動器 64 5.2.3 超級電容組 (Supercapacitor bank) 65 5.2.4 微處理器之介紹 68 5.2.5 增量型編碼器 72 5.2.6 數位/類比轉換(DAC)電路 73 5.3 微控制器之軟體規劃 74 第六章 系統模擬與實測結果 79 6.1 前言 79 6.2 實際量測數據之解析 79 6.3 系統模擬與實測結果討論 83 6.3.1 不同截波方式實驗 83 6.3.2 不同導通區間實驗 88 6.3.3 自調式導通角實驗 94 第七章 結論與未來研究建議 98 7.1 結論 98 7.2 未來研究建議 100 參考文獻 101

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    下載圖示 校內:2022-09-01公開
    校外:2022-09-01公開
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