بخشی از مقاله
چکیده
نتایج مطالعات و تحقیقات بسیار زیادی در مورد نویز و ارتعاش موتور سنکرون مغناطیس دائم - PMSM - با توان نامی کم تا متوسط، حاکی از آن است که ارتعاشات و نویز صوتی این موتور ارتباط نزدیکی با ریپل گشتاور داشته و کاهش آن موجب کاهش ارتعاش و نویز صوتی می گردد. ریپل گشتاور توسط هر دو روش طراحی موتور و درایو قابل کنترل است. از آن جا که طراحی های موتور با رویکرد کاهش ریپل کار نسبتا پیچیده ای بوده و از طرفی ممکن است بر عملکرد موتور تأثیر منفی گذارد، بهتر و به صرفه تر است که در طراحی درایو به این مسئله پرداخته شود.
درایوهای مبتنی بر کنترلر های PI به دلیل بهره تناسبی ثابت و ثابت زمانی انتگرال، با تغییرات بار و سرعت تحت تأثیر قرار می گیرند. جهت حل این مشکل و همچنین کاهش بسیار مناسب ریپل گشتاور، یک کنترلر هوشمند فازی همراه با تکنیک مدولاسیون عرض پالس بردار فضایی - SVPWM - برای سیستم درایو PMSM مبتنی بر کنترل برداری با جهت دهی میدان، پیشنهاد و توسط نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده است. نتایج حاکی از کاهش قابل توجه ریپل گشتاور است.
.1 مقدمه
ویژگی های منحصربفرد موتور سنکرون مغناطیس دائم - PMSM - موجب رشد فزاینده و جایگزینی این موتور و درایو آن با درایو موتورهای القایی در سال های اخیر شده است. PMSM ها نویز صوتی کمتری را نسبت به سایر موتور ها در کاربرد مشابه تولید می کنند.[1] نویز و ارتعاش دو پدیده به هم پیوند یافته در ماشین های الکتریکی هستند. نویز صوتی در واقع نتیجه ارتعاشات یک سطح دارای جرم و قابلیت الاستیسیته است و از این رو می توان گفت منابع نویز و ارتعاش همانند هم دیگر هستند. سه منبع اصلی تولید نویز صوتی در ماشین های الکتریکی عبارتند از: آیرودینامیکی، مکانیکی و الکترومغناطیسی.[1-3] منبع الکترومغناطیسی در توان پایین تا متوسط اسمی - کمتر از - 15 kW بر مابقی چیره می گردد.
[1,3] ریپل گشتاور از مهمترین منابع الکترومغناطیسی اصلی در تولید نویز و ارتعاش است.[1] بر طبق تحقیقات و آزمایشات چندین پژوهشگر، اثبات شده است که کاهش ریپل گشتاور می تواند منجر به کاهش قابل توجه نویز صوتی گردد.[4-12] این مقاله به ارائه درایو هوشمند فازی درای ساختار تکنیک مدولاسیون عرض پالس بردار فضایی - SVPWM - مبتنی بر کنترل برداری با جهت دهی میدان - FOC - می پردازد که قابلیت کاهش قابل توجه ریپل گشتاور را دارا است.
درایو های رایج از کنترلرهای PI بهره می جویند که مزایای زیادی نظیر: پیاده سازی راحت، مدل سازی دقیق و ... را دارا هستند؛ ولیکن به دلیل بهره تناسبی ثابت و ثابت زمانی انتگرال، عملکرد آن ها با تغییرات سرعت و بار تحت تأثیر قرار می گیرد. در این مقاله این مسئله توسط کنترلر فازی به سادگی حل شده است. این کنترلر نیازی به هیچ مدل ریاضی نداشته و بر قواعد زبانی استوار است. از آنجایی که نشان دادن کاهش ارتعاش و نویز صوتی توسط شبیه سازی های عددی میسر نمی باشد، در این مقاله ملاک ارتعاش و نویز، ریپل گشتاور قرار داده شده است.
.2 درایو PMSM
به یک سیستم کنترل اتوماتیک حلقه بسته مبتنی بر مبدل های نیمه هادی که برای تنظیم یک پارامتر یا پارامترهایی از بار استفاده می شود، درایو یا محرکه گفته می شود. به عبارتی دیگر می توان گفت یک درایو الکتریکی، وظیفه تبدیل بهینه انرژی از منبع توان الکتریکی به بار مکانیکی را عهده دار است. درایو موتور PMSM بر مبنای تغییرات فرکانس- ولتاژ، سرعت و گشتاور را کنترل می کنند. انواع روش های کنترل PMSM در شکل - 1 - به وضوح نشان داده شده است.
شکل .1 روش های کنترل در .PMSM
این مقاله در میان روش های مختلف کنترل در طراحی درایو هوشمند فازی با رویکرد کاهش ریپل، کنترل با جهت دهی میدان - FOC - را برگزیده است. زیرا روش اسکالر، روش بسیار ساده ای بوده که این هدف را برآورده نمی سازد و روش کنترل گشتاور مستقیم - DTC - نیز ریپل گشتاور بیش تری تولید می کند. شکل - 2 - ریپل گشتاور تولیدی در دو روش FOC و DTC را مقایسه می کند.[13]
2.1 کنترل با جهت دهی میدان - FOC -
کنترل با جهت دهی میدان - - FOC، معروف به کنترل برداری یا کنترل دکوپلینگ است. اساس کار الگوریتم FOC بر اساس تجزیه جریان استاتور به دو مؤلفه شار و گشتاور می باشد. هر دو مؤلفه پس از فرآیند تجزیه می توانند به صورت جداگانه کنترل شوند. این تکنیک بر چهار بلوک تبدیل استوار است که در شکل - 3 - نشان داده شده است.
