Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τις βασικές αρχές λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής μόνιμου μαγνήτη, τα είδη ελέγχου της και την εφαρμογή τους σε μικροδίκτυο συνεχούς τάσης (Σ.Τ.). Παράλληλα, παρουσιάζεται και η Σύγχρονη Μηχανή χωρίς Ψήκτρες Συνεχούς Ρεύματος (BLDC) μηχανή, εστιάζοντας στα διάφορα είδη ελέγχου της, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα:
Στο κεφάλαιο 2 αναλύεται διεξοδικά το μαθηματικό υπόβαθρο που απαιτείται για την κατανόηση της λειτουργίας της BLDC μηχανής και υλοποιείται η οδήγησή της ως κινητήρας, με τη χρήση της SPWM και της PWM με ζώνη υστέρησης (Hysteresis) για την παλμοδότηση του αντιστροφέα ισχύος . Προϋπόθεση για την επιτυχή οδήγηση του αντιστροφέα αποτελεί η χρήση αισθητήρα θέσης Ηall. Οι έλεγχοι πραγματοποιούνται τόσο στο περιβάλλον προσομοίωσης Matlab/Simulink όσο και στο Plecs και κατόπιν γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων.
Στο κεφάλαιο 3 γίνεται ανασκόπηση της θεωρίας της διανυσματικής ανάλυσης, συμπεριλαμβάνοντας την είσαγωγη στην ανάλυση διανυσματικού χώρου και την ανάλυση των μετασχηματισμών Clarke (a-b-c τριφασικό, στατικό, χρονικό πλαίσιο αναφοράς σε α-β διφασικό, στατικό, χωρικό πλαίσιο αναφοράς) και Park (a-b-c τριφασικό, στατικό, χρονικό πλαίσιο αναφοράς σε d-q διφασικό, περιστρεφόμενο, χωρικό πλαίσιο αναφοράς ή α-β σε d-q διφασικό, περιστρεφόμενο, χωρικό πλαίσιο αναφοράς). Στο τέλος του κεφαλαίου αναλύεται το δυναμικό μοντέλο της Σύγχρονης Μηχανής Μόνιμων Μαγνητών.
Στο κεφάλαιο 4 γίνεται εκτενής μελέτη της θεωρίας ελέγχου των Σύγχρονων Κινητήρων Μόνιμων Μαγνητών. Πιο συγκεκριμένα, η ανάλυση εστιάζεται στον διανυσματικό έλεγχο του Σύγχρονου Κινητήρα Μόνιμων Μαγνητών, παρουσιάζοντας τις εξισώσεις και τα διαγράμματα που διέπουν τις βασικές αρχές του. Επίσης, έμφαση δίδεται στον άμεσο έλεγχο ροπής, αναλύοντας μερικά από τα πιο βασικά είδη του, καθώς και τον συνδυασμό τους στις διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του κινητήρα, ανάλογα με τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το κάθε ένα είδος. Τέλος, παρουσιάζονται κάποια αποτελέσματα κυματομορφών της απόκρισης του ελέγχου, βάσει των μοντέλων που δημιουργήθηκαν στο Matlab/Simulink.
Στο κεφάλαιο 5 πραγματοποιείται η μελέτη και η ανάλυση της διασύνδεσης της Σύγχρονης Γεννήτριας μόνιμων Μαγνητών σε Μικροδίκτυο Συνεχούς Τάσης. Αρχικά παρουσιάζεται η ανάλυση της αρχιτεκτονικής του συστήματος Εκ κινητή/Γεννήτριας (S/G), επικεντρώνοντας στον τρόπο ανταλλαγής ισχύος μεταξύ της γεννήτριας και του μετατροπέα. Επιπλέον, γίνεται μία σύντομη ανάλυση του δυναμικού μοντέλου της σύγχρονης γεννήτριας. Τέλος, παρουσιάζεται μία αναλυτική περιγραφή των μεθόδων ελέγχου της γεννήτριας σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του σχετικού ελέγχου που αναπτύχθηκαν στο Matlab/Simulink