بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله، یک مدل راه انداز نرم تریستوري حلقه بسته توسعه داده شده با استفاده از منطق فازي TSK ارائه شده است که شیب افزایش ولتاژ را با توجه به جریان استاتور و دور موتور کنترل می نماید. این مدل با استفاده از نرم افزار MATLAB SIMULINK شبیه سازي و نتایج آن قابلیت اطمینان بالا، سادگی و مزایاي این روش را نسبت به روش هاي متداول نشان می دهد.
-1 مقدمه
الکتروموتورهاي القایی شایع ترین ماشین آلاتی هستند که عمدتا به دلیل قدرت بالا، قیمت مناسب و نیاز به نگهداري کم در صنایع مورد استفاده قرار می گیرند. یک موتور القایی، در هنگام راه اندازي حدود ده برابر جریان نامی خود را به مدت چند سیکل از شبکه دریافت می کند و علاوه بر جریان بالا با نوسانات گشتاور شدیدي نیز همراه است. این موضوع نه تنها باعث ایجاد اغتشاش در شبکه می گردد بلکه می تواند موجب بروز آسیبهاي مکانیکی به الکتروموتور و ماشین آلات متصل به آن گردد، از این رو استفاده از یک روش راه اندازي مناسب ضروري می باشد.
در گذشته، از روشهاي الکترومکانیکی مانند راه اندازي مستقیم، راه اندازي ستاره - مثلث و راه اندازي با استفاده از اتو ترانسفورمر استفاده می شد. امروزه با پیشرفت نیمه هادي ها از روشهاي الکترونیکی استفاده می شود. [1] از راه انداز نرم تریستوري بدلیل هزینه کم، قابلیت اطمینان بالا، سادگی و اشغال فضاي کم بعنوان یک راه حل مناسب براي غلبه بر مشکل راه اندازي الکتروموتورها - جریان راه اندازي اضافه موتور القایی و نوسانات گشتاور - استفاده می گردد. این کار با افزایش تدریجی ولتاژ از طریق کنترل زاویه آتش تریستور صورت می پذیرد.[2,3]
روشهاي مختلفی براي کاهش جریان راه اندازي و کنترل موتورهاي القایی درمراجع مختلف پیشنهاد شده اند که یکی از روشهاي کنترل اسکالر، تغییر تدریجی ولتاژ ورودي به موتور القایی می باشد. جهت انجام این کار دو روش اینورتري و تریستوري وجود دارد. در مواردي که هدف فقط راه اندازي و توقف نرم باشد استفاده از راه انداز تریستوري به صرفه می باشد، در صورتیکه علاوه بر راه اندازي به کنترل و تغییر سرعت الکتروموتور در حین فرایند نیاز باشد از راه انداز اینورتري استفاده می شود. [7-10]
-2 روش راه اندازي پیشنهادي
در این مقاله روشی براي اعمال شیبهاي متفاوت در تغییر ولتاژ با استفاده از منطق فازي ارائه می گردد به نحوي که در ابتداي راه اندازي با توجه به کوچک بودن جریان و نوسانات گشتاور، شیب تغییرات ولتاژ حداکثر و سپس با توجه به مقدار جریان و دور روتور بنحوي تغییر می کند که علاوه بر کاهش جریان راه اندازي، نوسات گشتاور را به حداقل برساند. زمان تغییر و مقدار شیب توسط منطق فازي با استفاده از فیدبک جریان و دور الکتروموتور تعیین می گردد و میزان تاثیر آن در بهبود مشخصات راه اندازي بررسی می گردد.
در این روش، راه اندازي بصورت مدار بسته - - closed loop بوده ونیازي به تعیین ولتاژ اولیه و زمان راه اندازي نیست . در این تحقیق راه اندازي نرم الکتروموتورهاي متصل به فن هاي سانتریفوژ مد نظر می باشد که در اکثر کارخانجات و صنایع کاربرد دارند . این تحقیق امکان بهبود عملکرد راه اندازهاي نرم را فراهم می سازد ، کاربرد منطق فازي TSK در تعیین شیب تغییر ولتاژ - زاویه آتش تریستور - در راه اندازهاي موتور القایی و بررسی تاثیر آن بر پارامتر هاي کنترلی کار جدید ونو آورانه اي محسوب می گردد .
-1-2 طراحی کنترل کننده فازي مطلوب
بطور کلی دو راه حل براي طراحی کنترل کننده ها وجود دارد. یک راه حل استفاده از کنترل کننده هاي متعارف نظیر PID بوده وراه حل دوم شبیه سازي رفتار سیستم با استفاده از قواعدي است که سیستم را به کنترل کننده خودکار تبدیل می نماید،[4] براي ساخت چنین سیستمی از منطق فازي استفاده می شود. نقطه شروع ساخت یک کنترل کننده فازي بدست آوردن مجموعه اي از قواعد اگر – آنگاه فازي از دانش افراد خبره یا دانش حوزه مورد بررسی می باشد، مرحله بعدي ترکیب این قواعد در یک سیستم واحد است.
در این تحقیق از سیستم فازي TSK استفاده شده است. در سیستم هاي فازي خالص ورودي ها و خروجی هاي ، مجموعه هاي فازي می باشند - واژه هایی در زبان طبیعی - ، ولی در سیستم فازي TSK - تاکاگی سوگنو کانگ - ورودي ها و خروجی هاي آن متغیر هایی با مقادیر واقعی هستند. سیستم TSK بجاي استفاده از قواعدي به شکل اگر- آنگاه از قواعدي بدین صورت استفاده می کند : اگر متغیر - X - بالاست آنگاه خروجی برابر است با Y=CX که واژه - بالا - همان معنی 1 را داده و C یک عدد ثابت می باشد.
مقایسه نشان می دهد که بخش آنگاه قاعده فازي از یک عبارت توصیفی با مقادیر زبانی به یک رابطه ریاضی ساده تبدیل شده، این تغییر ترکیب قواعد فازي را ساده تر می سازد. در حقیقت سیستم فازي TSK یک میانگین وزنی از مقادیر بخش هاي آنگاه قواعد می باشد. در این تحقیق منطق بکار رفته از نوع sugeno و دور روتور و جریان موثر استاتور بعنوان ورودي هاي سیستم فازي و زمان شیب ولتاژ بعنوان خروجی سیستم فازي می باشند.
