بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله به منظور بهبود عملکرد دینامیکی موتور القایی - - IM در درایو کنترل مستقیم گشتاور - - DTC، روشی برای محاسبه مقاومت استاتور موتور القایی بر اساس تبدیل موجک ارائه شده است. بدیهی است با عبور جریان از سیم پیچهای موتور القایی مقاومت سیم پیچهای آن نیز تغییر خواهد کرد. این مقاومت بر روند کار موتور القایی تاثیر زیادی خواهد داشت.
با به دست آوردن مقاومت ثابت در هر شرایط کاری میتوان از این طریق عملکرد درایو موتور القایی را بهبود بخشید. هدف آن است که نشان دهیم مولتی کنترل کنندههای تبدیل موجک نسبت به روش کنترل کننده PI، عملکرد بهینهتر داشته و نهایتا با استفاده از تجزیه فرکانسی سطوح مختلف، ضرائبی دقیق و مناسب برای محاسبه مقدار مقاومت اهمی موتور القایی به دست آورده که به پایداری درایو کمک کرده و رپیل گشتاور را کاهش میدهد.
.1 مقدمه
موتورهای القایی عمومیترین موتورهایی هستند که در سامانههای کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی استفاده میشوند. طراحی ساده و مستحکم، قیمت ارزان، هزینه نگهداری پایین و اتصال آسان به منبع انرژی متناوب از امتیازات اصلی موتورهای القایی هستند. [1] بدیهی است با عبو رجریان از سیم پیچ های موتور القایی مقاومت سیم پیچ های آن نیز تغییر خواهد کرد.
این مقاومت بر روند کار موتور القایی تاثیر زیادی خواهد داشت. با بدست آوردن مقاومت ثابتی از موتور القایی در هر شرایط کاری می توان از این طریق عملکرد درایو موتور القایی را بهبود بخشید. عبور جریان از سیم پیچ های استاتور، به دلیل وجود مقطعی از سیم، موجب گرم شدن و تغییر در مقاومت اهمی آنها خواهد شد. این تغییر مقاومت در سیم پیچ های استاتور ناشی از افزایش حرارت بوده و در دماهای مختلف بر عملکرد درایو موتور القایی تاثیر می گذارد.
هدف از این مقاله تحلیل روش تخمین مقاومت استاتور موتور القایی مبتنی بر تبدیل موجک و بدست آوردن مقاومت ثابت در دماهای مختلف از شرایط کاری بر اثر عبور جریان از سیم پیچ های آن می باشد. علاوه بر آن تحلیلات دقیقی از تبدیل موجک گسسته انجام شده است که می توان توسط آن به مقاومت دقیق تری نسبت به روشهای دیگر دست یافت و در محاسبه بردارهای شار و گشتاور در درایو DTC بکار برد و ریپل گشتاور را کاهش داد. درایو کنترل مستقیم گشتاور یکی از روشهای کنترل مدرنی است که برای بدست آوردن گشتاور بالا تحت شار مناسب می باشد.
استراتژی DTC انتخاب شده در این مقاله بر اساس شار استاتور از طریق بردارهای ولتاژ استاتور درکنترل سرعت حلقه بسته می باشد. روشهای ارائه شده در این زمینه را می توان از جمله ترکیب فیلتر پایین گذر وکنترل کننده PI که آقای ناوین گول2و همکاران خود را نام برد.
در این طرح با استفاده از طراحی فیلتر مناسب و ضرائب در نظر گرفته شده برای کنترل کننده، به نتایج مطلوبی می توان دست یافت. روش تخمین مقاومت با استفاده از کنترل کننده و نمونه برداری کردن از اختلاف جریان مرجع و جریان فعال موتور بهره می برد. جریان فعال موتور در هر دو روش PI و تبدیل موجک با جریان دیگری همراه خواهد بود که به جریان آفست نام گذاری می شود
این جریان به دو پارامتر گشتاور و دور موتور القایی بستگی دارد. مقاومت اهمی بدست آمده در تخمین مقاومت با استفاده از روش کنترل کننده نزدیک به مقدار واقعی خواهد بود. نکته قابل توجه در این روش طراحی فیلتر مناسب خواهد بود که بتواند ریپل های جریان عبوری از موتور را تفکیک و مولفه مناسب را به خروجی اعمال نماید. تعیین ضرائب باید به گونه ای انتخاب شوند که مقدار بدست آمده دارای کمترین مقدار جهش و نزدیک به مقدار تعریف شده در موتور القایی باشد.
روش دیگر تخمین مقاومت اهمی با استفاده از منطق فازی می باشد که می توان به روش آقای بوش چاندرا3و همکارانش اشاره نمود4]و.[3 در این روش نیز از اختلاف جریان مرجع و جریان فعال موتور همراه جریان آفست برای تخمین مقاومت اهمی موتور القایی استفاده شده است. همچنین آقای بایومی4با استفاده از تبدیل موجک، و موجک مادر هار موفق به محاسبه مقاومت استاتور موتور القایی شده است.[5] نتایج بدست آمده در این مقاله نشان می دهد که اگر از موجک مادر هار و سطح تجزیه فرکانسی شانزده استفاده شود می توان به نتایج مطلوبی دست یافت.
. 2 روش کنترل مستقیم گشتاور - DTC - 5
در روش کنترل مستقیم گشتاور - - DTC، همان طور که از نام این روش مشخص است گشتاور مستقیم کنترل می شود. مزیت های این روش عبارت اند از: ساختار ساده، وابسته نبودن به پارامترهای ماشین و سرعت عملکرد دینامیکی خوب برای شار و گشتاور.
در این روش دیگر احتیاجی به بلوک های مجزا سازی ولتاژ و حلقه کنترل جریان نمی باشد و حلقه کنترل جریان وجود ندارد بنابراین بردار ولتاژ طوری انتخاب می شود که خطای گشتاور و شار حداقل شود. نکته قابل توجه در این روش این است که پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود 10- 20ms و در روش های کنترل مستقیم گشتاور - DTC - ، این زمان حدود 5ms می باشد.
در کنترل اسکالر، تنها مقدار rms ولتاژ و فرکانس خروجی اینورتر کنترل می شوند. این متغیرها به گونه ای کنترل می شوند که شار فاصله هوایی ماشین همواره ثابت باشد.
معادلات موتور القایی در مختصات دو محوری بکار برده شده در این روش براساس معادلات - 1 - تا - 5 - ، طبق مقاله" آقای بایومی"20136 بیان می شوند.[5] "شار"و"گشتاور"، متغیرهای منطقی هستند
روش کنترل مستقیم گشتاور موجب دستیابی به یک کنترل دینامیکی گشتاور خیلی سریع می گردد. تخمین شار و گشتاور متکی بر تکنیک های کنترلی مختلفی است که در مرجع[7] به توضیح آن پرداخته است. با طراحی درایو عنوان شده توسط روش ارائه شده به محاسبه مقاومت اهمی استاتور که بلوک دیاگرام آن در شکل - - 1 نشان داده شده می پردازیم. در هر دو روش از اختلاف جریان مرجع و جریان فعال موتور القایی جهت تخمین مقاومت استفاده می شود.
شکل .1 بلوک دیاگرام محاسبه مقاومت استاتور به روش PI و DWT
.3 محاسبه مقاومت استاتور موتور القایی با استفاده از کنترل کننده PI
پایداری سرعت، حذف خطای حالت ماندگار از ویژگیهای این نوع کنترل کننده ها می باشد. در این طرح از ترکیب کنترل کننده تناسبی انتگرالی و فیلتر پایین گذر برای محاسبه مقاومت استاتور موتور القایی استفاده شده است. بلوک دیاگرام طرح ارائه شده در شکل - - 2 آمده است، که جریان فعال موتور همرا با جریان جبران ساز خواهد بود. لازم به ذکر است جریان جبران ساز تابعی از سرعت و گشتاور می باشد.[8] اختلاف این جریان با جریان مرجع، سیگنال جریان ورودی فیلتر را فراهم و با مقاومت حالت قبل جمع شده و مقاومت استاتور محاسبه می شود.
