بخشی از مقاله
چکیده - با توسعه مواد مغناطیسی، ماشینهای مغناطیس دائم در صنایع مختلف مورد توجه قرارگرفتهاند. بروز خطا در این ماشینها و درایوشان، به علت وجود رتور مغناطیسی در حال گردش، چالشهای خاصی را ایجاد کرده است. عیبیابی سریع و صحیح درایو میتواند سبب خسارات کمتر و تداوم عملکرد آن در سطوح توان کمتر گردد. یک مدل کنترلی تلفات براساس موقعیت جریان محور d برای حداقل کردن تلفات توان موتور معرفی شده است.
در این مقاله به بررسی مدل موتور سنکرون مغناطیس دائم و رلوکتانسی پرداخته شده است. نتایج تلفات موتور PM و موتور سنکرون رلوکتانسی شباهت زیادی باهم دارند. با استفاده از مدل کنترلی تلفات برای هردو نوع موتور، جریان بهینه در گشتاور بارهای مختلف حاصلشده است. تنظیمات پارامترهای کنترلی تلفات علاوه بر کاهش تلفات موتور PM و موتور سنکرون رلوکتانسی، باعث کاهش کل تلفات در درایو موتور نیز میشود.
-1 مقدمه
موتور سنکرون مغناطیس دائم - PM - دارای قابلیت تنظیم سرعت و مزایای قابلتوجهی نسبت به موتورالقایی دارد که شامل - چگالی بالا، راندمان بالا، عملکرد دینامیکی بهبودیافته، قابلیت اطمینان بالا و ... - است. ازآنجاکه کنترل برداری در موتور سنکرون PM باعث پاسخ سریع دینامیکی بهوسیله کنترلکننده وابسته انجام میگیرد، بدون پارامتر پیچیده است. درایو موتورهای PM گزینه خوبی برای جایگزینی این روش است .[1]
بهبود راندمان موتور PM یکی از مهمترین اولویتها است، بهخصوص در مواردی که درایوها توسط یک منبع باتری طراحیشده است. بنابراین، تلاشهای قابلتوجهی برای بهبود راندمان آن انجامشده است. ازآنجاکه ساختار موتور PM متفاوت است، تلاشها عمدتاً بر روی ساختار رتور بهینه و مطلوب است .[6-2] برای کاهش تلفات در درایوهای موتور PM و عملکرد بهتر آن چندین روش کنترلی پیشنهادشده است. تلفات مسی با افزایش جریان کنترلی گشتاور کاهش مییابد.[7]
در درایوهای موتور PM ماکزیمم گشتاور در جریان یک آمپر نسبت به جریان استاتور روی محور d مساوی با صفر است .[9 ,8] - Id=0 - با کنترل Id=0 از مغناطیس PM جلوگیری میشود که اغلب در درایو موتورهای PM استفاده میشود. بااینوجود نسبت جریان Id به گشتاور در جریان یک آمپر برای درایوهای موتور PM افزایش مییابد که این تابع مخالف جریان Iq و میدان تحریک است .[10]-[7] تلاشهای زیادی برای کاهش تلفات مسی و آهنی شده است.
[12 ,11] بااینحال، می نیمم کردن تلفات بسیار پیچیده است و تنها روش ممکن استفاده از جداول مرجع است. بنابراین، اندازهگیری مدتزمان زیادی نیاز دارد. یک روش کنترلی در [13] پیشنهادشده است که میتواند در موتورهای PM تأثیر مؤثر داشته باشد. با استفاده از یک اینورتر منبع ولتاژ شروع به کار میکند. با کنترل مناسب ولتاژ استاتور کارآیی موتور بهبودیافته و میتوان به ضریب قدرت واحد دستیافت. هرچند نسبت توان حقیقی به توان ظاهری - KW/KVA - موتور PM به حداکثر میرسد ولی تلفات توان کاهش نمییابد. یک کنترلکننده مطلوب برای موتورهای PM در [14] طراحیشده است.
درنهایت، یک روش خاص برای بهینه کردن جریان محور d که باعث کاهش تلفات در موتورهای PM میشود در [15] ارائهشده است. این مقاله یک روش مؤثر و بهینه برای کنترل بردارهای درایو موتور سنکرون PM و موتور سنکرون رلوکتانسی ارائه میکند. کاهش تلفات با یک مدل کنترلی انجام میشود که باعث بهبود موقعیت جریان محور d میشود. برای اجرای کنترل پیشنهادی، یک روش تجربی برای تنظیم پارامترها بدون نیاز دقیق به اطلاعات موتور ارائهشده است. تحقیقات بیشتری در مورد تلفات موتور PM انجامشده است و این مدل میتواند بهعنوان یک مبنا برای کاهش تلفات موتور سنکرون PM و موتور سنکرون رلوکتانسی استفاده شود.
-2 معادلات اساسی مدل تلفات
شکل - 1 - نشاندهنده مدار معادل محور d و محور q برای موتور سنکرون است که مرجع چرخش، ثابت است .[16] مدار معادل در سیستم پریونیت است و از تأثیرات تلفات آهنی و فوکو چشمپوشی میشود. دیاگرام فازوری با چرخش سنکرون در فرم مرجع d-q در شکل - - 2 نشان داده شده است. در این شکل، Id جریان منفی - جریان مخالف - و درنتیجه باعث کاهش میدان میشود. محور d و q متشکل از جریان مغناطیس کنندگی است.
-4-2 تلفات هارمونیکی
این تلفات اضافی ناشی از ولتاژ غیر سینوسی منبع ولتاژ استاتور موتور سنکرون است. ولتاژهای هارمونیکی باعث افزایش تلفات آهنی و جریانهای هارمونیکی باعث افزایش تلفات مسی استاتور میشود. تلفات مکانیکی مستقل از متغیرهای الکتریکی است؛ ازاینرو آنها بهوسیله جریان ضعیف کنترل نمیشوند. تلفات هارمونیکی بهطور غیرمستقیم با جریان ضعیف کنترل نمیشود. بااینوجود، این تلفات بهطور غیرمستقیم بهوسیله کاهش ولتاژهای هارمونیکی کنترل میشود، زیرا جریان، ضعیف است.
