Rezonancije u istosmjernom sustavu električnog vozila s višemotornim pogonom

master's thesis

• Title (english): Resonances in the direct-current system of the multi-motor electric vehicle
• Author: Nikola Rakić
• Mentor: Marinko Kovačić (mentor)
• Committee member: Marinko Kovačić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Stjepan Stipetić (član povjerenstva)
• Committee member: Martina Kutija (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2021-07-07, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering

Abstract

U radu je izložen pregled trenutnog stanja u elektrifikaciji vozila te je korištenje višemotornih pogonskih sustava u novijim vozilima viših performansi identificirano kao potencijalni izazov u projektiranju istosmjernog razvoda i odabiru načina upravljanja. Pokazano je da, zbog korištenja više pogonskih pretvarača pri kojem svaki ima spremnik energije u obliku kondenzatora istosmjernog međukruga, uz međudjelovanje parazitskih induktiviteta ožičenja, može doći do nastanka rezonancija. U ekstremnim slučajevima, rezonancije uzrokuju povećanje strujnog opterećenja kondenzatora i ožičenja iznad nazivnih projektom definiranih vrijednosti. Promatrajući istosmjerni međukrug kao linearni vremenski nepromjenjiv sustav, a izmjenjivač kao izvor strujne pobude tom sustavu, kroz rad se nastoji usporedbom spektra pobude i pojačanja sustava prikazati u kojim će uvjetima izmjenjivač dovesti krug u rezonanciju. Campbell-ovim dijagrami iskorišteni su za potpuniji prikaz utjecaja promjene električne frekvencije motora na spektar pobude kojeg izmjenjivač injektira u međukrug pri fiksnim frekvencijama sklapanja. Upotrebom potpunog simulacijskog modela koji uključuje upravljanje strojem ispitane su različite kombinacije brzine vrtnje motora i frekvencije sklapanja. Za najbitniji kriterij te kao mjerilo rezonancije, odabrana je izmjenična efektivna vrijednost struje u istosmjernom međukrugu. U radu je dan prijedlog višekriterijske funkcije cilja koja uzima u obzir izobličenje struje stroja i gubitke u izmjenjivaču kao dodatne kriterije kako bi se odredilo područje rada. Rad predlaže mjerni postav pomoću kojeg bi se mogao napraviti Bodeov dijagram istosmjernog međukruga bez potrebe za odspajanjem istosmjernog izvora visokog napona.

Abstract (english)

The thesis presents an overview of the current state of vehicle electrification and identifies the use of multi-motor drive trains in newer higher-performance vehicles as a potential challenge in designing DC distribution and selecting control algorithms. It has been shown that, due to the use of multiple inverters in which each has an energy tank in the form of a DC link capacitor, with the interaction of parasitic inductance of the wiring, resonances can occur. In extreme cases, resonances cause an increase in the current load of the capacitor and wiring above the design values. Observing the DC link circuit as a linear time-invariant system, and the inverter as a source of current excitation to that system, the paper tries to compare the spectrum of excitation and gain of the system to show the conditions under which the inverter will bring the circuit to resonance. Campbell diagrams were used to provide a clear image of the influence of the change in the electrical frequency of the motor on the excitation spectrum that the inverter injects into the DC link circuit at fixed switching frequencies. Using a complete simulation model that includes machine control, different combinations of motor speed and switching frequency were tested. For the most important criteria and as a measure of resonance, the alternating RMS value of the current in the DC link circuit was chosen. The thesis proposes a definition of a multi-objective function that takes into account machine current distortion and inverter losses as additional criteria to determine the operating range. Ultimately, the thesis proposes a measurement setup by which the frequency characteristics of a DC link could be measured without the need to disconnect a high voltage DC source.

• Keywords: izmjenjivač; istosmjerni međukrug; rezonancije; pulsno-širinska modulacija; električna vozila; više motorni pogon; sinkroni stroj; frekvencijska karakteristika; PLECS
• Keywords (english): inverter; DC circuit; resonances; pulse-width modulation; electric vehicles; multi-motor drive; synchronous machine; frequency response; PLECS
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:098143
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2023-01-13 16:01:15