دانلود پایان نامه فیلترهای هارمونیکی برای سیستم های درایو الکترونیک جهت کاربردهای هواپیمایی

1. مقدمه 2. نظریه 3. روش 4. نتایج 5. بحث و بررسی 6. نتیجه گیری

چکیده – تغییرات آب و هوایی، وسایل نقلیه استفاده کننده از سوخت های فسیلی را وادار به برقی شدن می کنند تا یک سیاره و محیط زیست سالم برای ساکنینش حفظ شود. ترافیک هوایی در بحران آب و هوایی موجود دخیل است و هواپیمای الکتریکی اثر مضری در بازار هوانوردی دارد. برقی شدن هواپیما، امری پیچیده است و متخصصان و محققان را ملزم به مشارکت در این موضوع جهت تسریع فرآیند تجاری شدن هواپیمای الکتریکی می کند. برقی کردن هواپیما با چالش هایی در «سازگاری الکترومغناطیسی» (EMC) همراه است. قسمتی از هدف این مطالعه، حصول یک دیدگاه گسترده در مورد مسائل EMC است که هواپیمای الکتریکی با آن مواجه می شود. هدف اصلی، درک درایو الکتریکی با موتورهای DC بدون جاروبک (BLDC) و طراحی و ساخت یک فیلتر حذف اکتیو (ACF) برای کاهش نویز هارمونیکی در سیستم های پیشرانه الکتریکی، می باشد. یک مرور مقالات شامل پژوهش های اخیر در زمینه مسائل EMC، داخل هواپیما، درون و بیرون سیستم موتور هواپیمای الکتریکی، توجه به مشخصات فنی و محدودیت ها در طراحی الکترونیکی هواپیما را افزایش داد. همچنین این مرور مقالات، پیشرانه الکتریکی با استفاده از موتورهای BLCD و توپولوژی های ACF برای سرکوب هارمونیک های ناشی از اینورتر قدرت در سیستم پیشرانه الکتریکی را نیز پوشش داده است. اندازه گیری ها برروی یک کیت موتور Cypress با یک موتور BLDC، نوسانات برروی ولتاژهای فاز موتور را نشان دادند. خازن های درین-سورس پارازیتی درون MOSFET های اینورتر موتور باعث نوسانات می شوند و مقاومت های میرا کننده توانستند در شبیه سازی ها و هنگام اندازه گیری ها، بر نوسانات غلبه کنند. با این حال، نشان داده شده که افزودن مقاومت های میراکننده به صورت خط به خط برروی فاز موتور غیرموثر می باشد، اما دانش در مورد نوسانات و نحوه مدیریت آنها برای کارهای آتی مناسب می باشند. این مطالعه یک ACF و یک فیلتر هیبرید را برای تضعیف هارمونیک های ناشی از یک موج مربعی، پیشنهاد داده است. فیلتر هیبرید پیشنهادی یک فیلتر ACF که به آن یک فیلتر LC افزوده شده است. شبیه سازی ها نشان دادند که ACF هارمونیک هایی تا بالغ بر 2 MHz را سرکوب می کند و فیلتر هیبرید تاثیری نداشت. نتایج اندازه گیری نشان داد که فیلترهای ACF و هیبرید هارمونیک هایی تا 10 مگاهرتز را سرکوب می کنند و فراتر از 10 مگاهرتز، فیلترها دیگر نمی توانند هارمونیک ها را تضعیف کنند. هدف از استفاده از فیلتر هیبرید، حذف هارمونیک ها در باند فرکانسی بالاتر است، جایی که عملکرد ACF شروع به تضعیف می کند. با این حال، فیلتر هیبرید هیچ تاثیری بر عملکرد ACF نشان نداد که این ممکن است بخاطر مسائل نرم افزاری با تبدیل فوریه باشد. با اینکه این فیلترها هارمونیک های منبع پالس ولتاژ را تضعیف کردند، اما نمی توان بیان کرد که آیا توپولوژی فیلتر ACF و هیبرید عملکرد مشابه با زمانی داشته باشند که برای سیستم درایو یک هواپیمای الکتریکی بکار گرفته شوند. در پژوهش های آتی تعیین می شود که این فیلترها چه عملکردی برروی کیت موتور Cypress و در نهایت بر هواپیمای الکتریکی دارند.

Climate change pressures fossil-driven vehicles into electrifcation to sustain a healthy planet and environment for its inhabitants. Air trafc contributes to the ongoing climate crisis, and electric aircraft is taking its toll on the avionics market. The electrifcation of aircraft is complex and requires specialists and researchers to engage in the subject to haste the process of electric aircraft becoming commercial. The electrifcation of aircraft comes with challenges in electromagnetic compatibility (EMC). Part of the aim of this study was to get a broad view of what EMC problems electric aircraft are facing. The leading purpose was to understand electric drive with brushless DC (BLDC) motors and to design and construct an active cancellation flter (ACF) for reducing harmonic noise in electric propulsion systems. A literature study including recent research on EMC issues onboard, outside of, and within the system of electric aircraft deepened the view of the specifcations and limits in the electronic design of the airplane. The literature study also covered electric propulsion using BLDC motors and ACF topologies for suppressing harmonics originating from the power inverter in the electric propulsion system. Measurements on a Cypress motor kit with a BLDC motor showed ringings on the motor phase voltages. The parasitic drain-source capacitances in the MOSFETs of the motor inverter caused the ringings, and damping resistors managed to overcome the ringings in simulations and when measured. However, adding damping resistors line-to-line on the motor phase was determined to be inefective, but the knowledge of the ringings and how to manage them will become relevant for future work. This study proposed an ACF and a hybrid flter for attenuating harmonics caused by a square wave. The proposed hybrid flter was the ACF flter with an LC flter added to it. Simulations showed that the ACF suppresses harmonics up to 2 MHz, and the hybrid flter had no impact. The measured results showed that the ACF and hybrid flter suppress harmonics up to 10 MHz, and beyond 10 MHz, the flters stop the attenuation of harmonics. The purpose of the hybrid flter was to eliminate harmonics in the higher frequency band, where the performance of the ACF started to lack. However, the hybrid flter showed no infuence on the ACF performance, which might have been due to software issues with the Fourier transform. Although the flters did attenuate harmonics from the voltage pulse source, it could not be stated whether the ACF and hybrid flter topology will perform the same when applied to the drive system of an electric aircraft. Future work will determine how the flters perform on the Cypress motor kit, and eventually, with electric aircraft.