Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Daniel Dobiński

Badania technologii elektronicznych przetwornic mocy w celu poprawy osiągów w układach elektrycznych samolotów przyszłości


Investigation into power electronic converters technologies to improve system performance for future aircraft electrical power systems


Opiekun pracy dyplomowej: dr Patrick Norman
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Krzysztof Tomalczyk

Praca dyplomowa magisterska obroniona 2017-09-29
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem niniejszej pracy jest zbadanie bloku elektroniki mocy, który łączy źródło zasilania z system napędowym, jednocześnie mając na uwadze ścisłe wymagania przemysłu lotniczego takie jak: wysoka sprawność, możliwie mała waga i objętość, duża moc, wysoka niezawodność; ze szczególnym naciskiem na wpływ różnego rodzaju modulacji na osiągi systemu. Praca składa się z projektu oraz symulacji systemu o bazowej mocy 2 MVA, opartego na trójfazowej, dwukierunkowej przetwornicy mocy AC/DC pracującej z nominalnym napięciem szyny DC 1000 V oraz z częstotliwością 600 Hz. Celem projektu jest zbadanie właściwości systemu (objętość, waga, sprawność, jakość mocy) oraz analiza ewentualnych problemów przy implementacji. Projekt obejmuje dwie serie symulacji - trójfazowego prostownika oraz trójfazowego falownika z zastosowaniem różnego rodzaju modulacji. Przetwornice były modelowane z obciążeniem rezystancyjnym, ale została również uwzględniona dodatkowa symulacja która ukazuje możliwość zamodelowania obciążenia jako silnik indukcyjny wraz z jego typowymi właściwościami jak podtrzymanie zadanej wartości prędkości czy zachowanie w stanach dynamicznych w różnych warunkach obciążenia. Projekt został zakończony pomyślnie, spełniając większość z początkowych kryteriów. Dwa modele symulacyjne zostały zaprojektowane oraz przetestowane wraz z różnymi technikami modulacji oraz innymi parametrami, takimi jak częstotliwość odcięcia filtrów czy częstotliwość przełączania. Dodatkowy model z silnikiem indukcyjnym został zasymulowany dając poprawne wyniki w stanach dynamicznych. Określona została sprawność systemu oraz wykonana wstępna analiza Fouriera jednej z faz prądów statora. Samoloty elektryczne stanowią nowy temat badawczy, szczególnie jeśli mowa o całkowitym wyeliminowaniu napędu spalinowego, niniejsza praca magisterska stanowi więc wkład w ogólną analizę możliwości rozwoju tego rodzaju technologii. Słowa kluczowe: elektroniczne przetwornice mocy, samoloty elektryczne, modelowanie systemów elektrycznych.
Abstract:
The purpose of this work is to investigate the power electronic block which is the link between the electrical power supply and the motors for future propulsion system, fulfilling all the rigid requirements of aircraft industry e.g. very high efficiency, possible small weight and volume, high power, and reliability, with an emphasis on the impact of the modulation techniques on the system performance. It consists of design and simulation of a system of 2 MVA based on a three phase bidirectional AC/DC, Voltage Source Converter for propulsion applications, with nominal voltage of 1000 V (DC bus) and frequency of 600 Hz and investigation of its properties (losses, weight, volume, power quality) to determine possible challenges of real implementation. The simulations consists of two types: the three phase inverter and three-phase converter together with various modulation techniques. The converters were modelled with a resistive load, however, one additional simulation shows the possibility of implementation of the inverter together with a model of an induction machine and test of its capabilities, such as maintaining its speed and good transient behaviour under various load conditions. Most of the project success criteria were achieved. Two models of the three phase rectifier and the three phase inverter were designed and simulated. Various modulation techniques were tested together with other system parameters like: filters cut-off frequency and operating frequency. Additional model of the induction machine was confirmed to work properly and its efficiency and draft of harmonic analysis were shown. MEA (More Electric Aircraft) is quite new research topic, especially when attempting totally exchange petrol engines for electrical machines, there is still much work to be done in this area, however, thesis gives a glimpse into the issue. Keywords: power electronic converters, electric aircraft, electrical system modelling.