Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάλυση, το σχεδιασμό και την κατασκευή διάταξης τροφοδοσίας του τυλίγματος διέγερσης της μηχανής συνεχούς ρεύματος με τη χρήση ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος. Ο μετατροπέας αυτός είναι ισχύος 250Watt και πρέπει να μεταβάλλεται η έξοδος του από 20 σε 250Volt και το ρεύμα να κυμαίνεται από 0.02 Α έως 1.1 Α. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η πραγματοποίηση των σωστών βημάτων για την εκπόνηση ενός σωστού σχεδιασμού, την καλή εκτίμηση των παραμέτρων και των απαιτήσεων της εφαρμογής τόσο σε μόνιμη όσο και σε μεταβατική κατάσταση λειτουργίας του συστήματος και τέλος την ορθή υλοποίηση της διάταξης. Επίσης η επιλογή των σωστών στοιχείων που βελτιστοποιούν κόστος και αποδοτικότερη λειτουργία είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό που προσδιορίζει ένα σωστό σχεδιασμό. Αρχικά μελετήθηκαν διαφορετικές ηλεκτρονικές αλλά είδη υπάρχουσες διατάξεις μετατροπέων που εξυπηρετούν τις απαιτήσεις της συγκεκριμένης εφαρμογής. Από αυτές επιλέχτηκε εκείνη που είναι η πιο κατάλληλη και προσφέρει τα περισσότερα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις άλλες. Τέτοια στοιχεία σύγκρισης για παράδειγμα είναι ο βαθμός απόδοσης, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, το κόστος, η απλότητα και ευελιξία του ελέγχου καθώς επίσης και η πρακτικότητα υλοποίησης της κατασκευής στο εργαστήριο. Η τελική επιλογή αφορούσε την κατασκευή ενός μετατροπέα τύπου forward με δυο ελεγχόμενα ημιαγωγικά στοιχεία. Στη συνέχεια αναλύθηκε και προσομοιώθηκε η συγκεκριμένη διάταξη, σχεδιάστηκε με λεπτομέρεια και επιλέχτηκαν τα στοιχεία ένα προς ένα που θα εξασφάλιζαν την αποδοτικότερη και ασφαλέστερη λειτουργία. Σχεδιάστηκε η βέλτιστη αρχιτεκτονική πλακέτας και κατασκευάστηκε στο εργαστήριο . Το επόμενο βήμα αφορά τον έλεγχο της διάταξης. Μελετήθηκαν και αναλύθηκαν διάφορες στρατηγικές ελέγχου και επιλέχτηκε η πιο κατάλληλη για τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Επιλέχτηκε ο πιο κατάλληλος μικροεπεξεργαστής και σχεδιάστηκε ο πιο βέλτιστος κώδικας για τον έλεγχο του. Στη συνέχεια κατασκευάστηκε η πλακέτα ελέγχου στο εργαστήριο. Η στρατηγική ελέγχου που επιλέχτηκε αφορούσε τον έλεγχο μέσης τιμής ρεύματος και χρησιμοποιήθηκε ο βιομηχανικός επεξεργαστής dspic30f4011 Τέλος ολόκληρη η κατασκευή (πλακέτα ισχύος και πλακέτα ελέγχου) λειτούργησαν ενιαία, λήφθηκαν μετρήσεις και σχεδιάστηκαν τα πειραματικά διαγράμματα λειτουργίας τα οποία συγκρίθηκαν με τα θεωρητικά. Μετρήθηκε ο βαθμός απόδοσης και αξιολογήθηκε ο μετατροπέας στο σύνολο του. / --

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό, την πρσοομοίωση και την κατασκευή κυκλώματος για την οδήγηση και τον έλεγχο στροφών κινητήρα τύπου DC Brushless.Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Ηλεκτρονικών Υπολογιστών. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη και η κατασκευή κυκλώματος τριφασικού αντιστροφέα ισχύος για να επιτύχουμε οδήγηση και έλεγχο κινητήρα τύπου DC Brushless. Ο κινητήρας αυτού του τύπου είναι Σύγχρονος κινητήρας Μόνιμου Μαγνήτη. Για το λόγο αυτό το πρώτο πράγμα που μελετήθηκε στην παρούσα εργασία είναι κάποιες θεμελιώδεις ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου, καθώς και τα χαρακτηριστικά των μαγνητικών υλικών που χρησιμοποιούνται σε τέτοιους τύπους κινητήρων. Στην συνέχεια αναλύονται οι κινητήρων Brushless DC ως προς την κατασκευή τους καθώς και τη λειτουργία τους. Παρατίθενται οι εξισώσεις που περιγράφουν τη λειτουργία τους και οι χαρακτηριστικές ροπής-ταχύτητας και επιπλέον γίνεται σύγκριση αυτών με κινητήρες άλλων τύπων. Ακολουθεί η περιγραφή της προσομοίωσης του συστήματος η οποία πραγματοποιήθηκε στο πρόγραμμα προσομοίωσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων Simulink του Matlab. Αναλύεται η λογική στην οποία βασιστήκαμε για την προσομοίωση και παρατίθενται οι κυματομορφές της τάσης και του ρεύματος σε διάφορα σημεία του κυκλώματος. Έπειτα γίνεται μια θεωρητική ανάλυση του κυκλώματος του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε καθώς και όλων των άλλων κυκλωμάτων και στοιχείων που απαιτήθηκαν για τη λειτουργία της διάταξης. Επιπλέον περιγράφεται η μέθοδος παλμοδότησης που χρησιμοποιήθηκε για την έναυση/σβέση των διακοπτικών στοιχείων ισχύος. Τέλος γίνεται αναλυτική παράθεση του τελικού κυκλώματος που κατασκευάστηκε. Προχωράμε με την περιγραφή των ιδιοτήτων και δυνατοτήτων του μικροελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε στην πλακέτα μας, καθώς επίσης και με τη λογική που ακολουθήθηκε κατά τον προγραμματισμό του. Τέλος παραθέτονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων και τα παλμογραφήματα που ελήφθησαν κατά τη διεξαγωγή τους. Γίνεται σχολιασμός των αποτελεσμάτων αυτών και αξιολόγηση της κατασκευής. / This thesis is focused in the study and development of a Drive System for a DC Brushless motor. This work was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the department of Electrical and Computer Engineering, in the University of Patras, Greece. DC Brushless motors, have been used in the last years they are used in a number of applications. They combine all the benefits of a DC motor, such as their operation simplicity and their linear characteristics, avoiding the brushes and the necessary excitation of DC motors, making them a suitable choice for low and medium power applications. The main purpose of this project is the Study and Construction of a Three-Phase Voltage Source Inverter for the control of the performance of a DC Brushless Motor by the implementation of a Scalar control. This thesis began with the simulation of the motor, since it is necessary for the understanding of its dynamic behavior. Then an analysis on the design and construction of the required circuit boards is done. Finally the used microcontroller (dsPIC family) was studied thoroughly, before writing the necessary code(C & assembly) for open and closed loop control. Finally, measurements were taken for the open loop control system. Conclusions were made as far as the behavior of the motor and ways to optimize the control were discussed.