Design and implementation of traction control unit on soc for railway systems
Raylı sistemler için çekiş kontrol biriminin tasarımı ve gerçeklenmesi
- Tez No: 864465
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN AFACAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Karmaşık sistemlerin geliştirme süreci, bir dizi önemli adım içerir ve bunlardan en önemlisi sistemin doğrulanmasıdır. Bu aşama özellikle güvenlik ve enerji verimliliğinin büyük önem taşıdığı uygulamalarda, örneğin demiryolu taşıma sistemlerinde, önemlidir. Bu nedenle, trenin raylarda normal çalışmasından önce bir dizi test ve simülasyonun yapılması gerekir. Bu çalışma, bir Hardware in the Loop (HIL) yani döngü içindeki donanım ortamında demiryolu çekiş motorunun performansını optimize etmek amacıyla gelişmiş bir kontrol yönteminin uygulanmasını içermektedir. İlk olarak, vektörel ve skalar kontrol yaklaşımlarını içeren çeşitli kontrol sistemlerinin kapsamlı bir incelemesi yapıldı. Vektörel kontrol metotlarından hem alan odaklı kontrol (FOC) hem de doğrudan tork kontrolü (DTC) metotları incelendi. Ayrıca, çekiş motorları alanında hem doğru akım (DC) hem de alternatif akım (AC) motor tipleri araştırıldı. Alternatif akım (AC) motorları alanında, özellikle indüksiyon ve kalıcı mıknatıslı senkron motor (PMSM) tiplerine odaklanıldı. Bu araştırmaların sonucu olarak, FOC yaklaşımının, AC indüksiyon motoru ile birleştirildiğinde, demiryolu çekiş motorlarının kontrolü için en uygun seçenek olduğu gösterildi. Plecs RT Box 3 simülatör cihazı ve üzerinde Texas Instrument (TI) entegre çip üreticisine ait mikro denetleyici birimini (MCU) bulunduran, F28379 kodlu geliştirme kartı tarafından sağlanan HIL kurulumu, gerçek zamanlı simülasyon ve FOC algoritmasının çeşitli yükler ve dinamik koşullar altında doğrulamasına izin veren sağlam bir test ortamı oluşturmuştur. Çalışmanın yöntemi, FOC algoritmasını MCU'ya ve üç fazlı gerilim kaynaklı invertör (VSI) modeli ile raylı araçlara uygun parametrelere sahip AC indüksiyon motorunun modelini RT Box 3 simülatörüne entegre edip gerçek zamanlı ve donanımsal olarak simülasyon yapmayı içermektedir. Hafif raylı araçlar için uygun parametreler olan 1000V DC-bara beslemesi ve 1 kHz anahtarlama frekansı ile, 120kW alternatif akım (AC) indüksiyon motoru üzerinde kontrolcüden gönderilen 400Nm referans tork değerine göre tepeden tepeye %10 sapma ile verimli ve hassas tork kontrolü sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The process of development includes a number of important steps, one of which is the verification of a complicated system. This stage is especially important in the case of applications where safety and energy efficiency have greater importance, such as railway transportation systems. Therefore, a series of tests and simulations must be conducted before the natural operation of the train on the rails. This study investigates the implementation of an advanced control strategy within a hardware-in-the-loop (HIL) environment in order to maximize the performance of a railway traction motor and achieve optimal results. At beginning, a comprehensive investigation into a variety of control systems, including vector and scalar control approaches, was carried out. Field-oriented control (FOC) and direct torque control (DTC) were investigated from the perspective of the vector control method. Moreover, both direct current (DC) and alternating current (AC) motor types were researched in the field of traction motors. Within the realm of alternating current (AC) motors, particular focus was placed on both induction motor and permanent magnet synchronous motor (PMSM) types. As a consequence of these experiments, the FOC approach, when combined with an AC induction motor, was shown to be the most suitable option for the control of railway traction motors. The Plecs RT Box 3 simulator device and the F28379 development board make up the HIL setup, which offers a robust test environment. The F28379 development board contains the TMS320F28379 microcontroller unit (MCU) from the C2000 family of integrated chip manufacturer Texas Instruments (TI). This setup enables real-time simulation and validation of the proposed FOC algorithm under a variety of loads and dynamic conditions. The study's method includes building the control algorithm into a microcontroller (MCU) and the traction motor model with a three-phase voltage source inverter (VSI) on the RT Box 3 simulator. This provides real-time and hardware-in-the-loop simulation easier. The controller gives a 400Nm reference torque value to the 120kW AC induction motor. This makes for efficient and accurate torque control with a peak-to-peak deviation of 10% when used with a 1000V DC-link supply and a 1 kHz switching frequency, which are suitable parameters for light railway vehicles.
Benzer Tezler
- Design and implementation of phase-shifted full-bridge converter with a current doubler for HV to LV battery charger in electric vehicles
Elektrikli araçlarda YG bataryadan AG bataryayı şarj eden akım katlayıcılı faz kaymalı tam köprü dönüştürücünün tasarımı ve gerçeklemesi
TEVHİDE DAYIOĞLU YURDAKONAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Serbest uyarmalı doğru akım motorunun mikrokontrolör tabanlı dört bölgeli hız kontrolü
Speed control of a separately excited dc motor in four quadrants based on microcontroller
DAVUT TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN GÖKAŞAN
- Raylı ulaşım sistemlerinde tahrik amaçlı katı hal transformatörü kullanımı
The use of solid state transformer for traction in railway systems
UĞUR EMRE DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
PROF. DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK
DR. ÖĞR. ÜYESİ OKTAY ARIKAN
- Design of an interleaved PWM rectifier for AC locomotives and implementation of its laboratory prototype
AA lokomotifler için faz kaymalı bir DGM doğrultucu tasarımı ve laboratuvar prototipi uygulaması
MESUT UĞUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ERMİŞ
PROF. DR. IŞIK ÇADIRCI
- Design and implementation of a 130KW, 750VDC bidirectional PWM rectifier supplied from 400V, 50Hz grid
400V, 50Hz şebekeden beslenen 130KW, 750VDA iki yönlü darbe genişlik modülasyonlu doğrultucunun tasarımı ve gerçeklenmesi
TEVFİK PUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ERMİŞ