بخشی از مقاله
-1 مقدمه
موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک، بهدلیل راندمان نسبتا بالا و هزینهی تولید پایین، به طور معمول برای کاربردهای کمهزینه استفاده میشوند. از سوی دیگر، آنها یک مشخصه با ریپل گشتاور بالا را که ناشی از جریانهای کموتاسیون غیر ایدهآل است، نشان می دهند. این، ناحیه کاربرد آنها را بهخصوص برای کاربردهای با ولتاژ پایین محدود میکند.
به منظور به حداقل رساندن ریپل گشتاور برای کل محدوده سرعت، یک تجزیه و تحلیل جامع از ریپل گشتاور کموتاسیون براساس سه روش کنترل کموتاسیون، ساخته شده و در نتیجه یک مسیر بردار جریان بهینه برای ریپل گشتاور پایین، بهینه گشته و اثربخشی روش پیشنهادی، از طریق شبیهسازی و نتایج تجربی، تأیید شده است.[6]
یکی از بهترین روشهای تغذیه موتورهای الکتریکی استفاده از اینورترهای مدولاسیون بردار فضایی است. استفاده از این روش تغذیه، با توجه به محاسن آن، مدتهاست که در موتورهای سه فاز مورد استفاده قرار گرفته است. در این موتورها بهدلیل تقارنی که در ساختمان آنها وجود دارد درک مبانی عملکرد مدولاسیون بردار فضایی راحتتر است.
مهمترین مزایایی که در استفاده از روش مدولاسیون بردار فضایی به دنبال دستیابی به آنها هستیم عبارت است از: کاهش تلفات کلیدزنی، دستیابی به کنترل دقیق و موثر بر روی موتور، ایجاد بیشترین بهره استفاده از خط جریان مستقیم و کاهش هارمونیکهای مزاحم.[7] مرجع [8] به بررسی روش کاهش ریپل گشتاور برای یک ماشین جریان مستقیم بدون جاروبک ناشی از ولتاژ ضدمحرکه ذوزنقهای غیر ایدهآل، با استفاده از یک الگوریتم جدید کنترل گشتاور میانگین تک سیکل میپردازد. این الگوریتم میتواند تضمین کند که گشتاور متوسط در هر سیکل سوئیچینگ، مقدار مرجع را دنبال میکند.
گشتاور متوسط فیدبک با استفاده از انرژی جاری در سیستم در هر سیکل کنترل محاسبه میشود. از آنجا که ولتاژ ضد-محرکه به هیچ اطلاعات دقیقی از موقعیت روتور احتیاجی ندارد پس مشاهدهگر پیچیدهای هم مورد نیاز نیست. به سنسور جریان برای اندازهگیری جریان فاز احتیاجی نیست. تنها دو سنسور به منظور به دست آوردن ولتاژ باس جریان مستقیم و اطلاعات جریان برای محاسبه انرژی ورودی استفاده میشود. شبیهسازیها و نتایج تجربی، به منظور بررسی روش پیشنهادی نشان داده شده است که قادر است هارمونیکهای اصلی پایینتر از ریپل گشتاور ماشین را تا بیش از 70 کاهش دهد.
در مطالعه دیگر، مدولاسیون پهنای پالس منظم نمونه گرفته شده مستقیم جدید، برای اینورترهای منبع جریان سه فاز متصل به شبکه ارائه شده است. مبنای نظری استراتژی مدولاسیون ارائه شده، در جزئیات شرح داده شده است و شامل محاسبات ساکن زمانی و انتخاب توالی سوئیچینگ است. استراتژی مدولاسیون برای پیادهسازی دیجیتالی، ساده و مناسب است و انعطاف پذیری و درجه آزادی مدولاسیون بردار فضایی را داراست.
این بهدلیل این است که برخی از توالیهای سوئیچ، برخلاف دیگر روش های معرفی شده در متون، حداقل تعداد سوئیچینگ انتقال را در هر سیکل اساسی، تضمین میکند. از این رو برای کاربردهای ولتاژ متوسط و توان بالا، قابل اجرا میباشد. اعتبار روش ارائه شده، با شبیه سازی و آزمایش یک اینورتر منبع جریان، در عملیاتهای حلقه باز و بسته تائید شده است.[9]
این مطالعه سیستم کنترل بدون سنسور موتور بدون جاروبک جریان مستقیم را برای یک پمپ سوخت خودرو، توسعه داده است. تکنیک های بدون سنسور که براساس یک مقایسهی پسماند و یک روش راه اندازی بالقوه میباشند با یک گشتاور راهاندازی بالا پیشنهاد شدهاند. مقایسه کنندهی پسماند، به منظور جبرانسازی تاخیر فاز ولتاژ ضد محرکه الکتریکی، بهدلیل یک فیلتر پایین گذر 9 و همچنین جلوگیری از انتقالهای خروجی چندگانه از نویز یا ریپل در ولتاژهای ترمینال، استفاده شده است.
موقعیت روتور برای حداکثر گشتاور راهاندازی بدون یک سنسور اضافی و هر گونه اطلاعات از پارامترهای موتور، بصورت ثابت تنظیم شده است. همچنین، جریان استاتور بهراحتی میتواند توسط تعدیل کردن پهنای پالس دستگاههای کلیدزنی، در مدت همترازی، تنظیم شود. برخی از آزمایشها بر روی یک کنترل کننده پردازش سیگنال دیجیتال10 تک تراشه، به منظور اثبات امکان سنجی تکنیکهای راه اندازی و بدون سنسور پیشنهادی، پیادهسازی شده اند.[10]
در درایوهای موتور جریان مستقیم بدون جاروبک، اغلب از اینورترهای منبع ولتاژ استفاده میکنند اما در این مقاله، ما با بکارگیری اینورتر منبع جریان و روش مدولاسیون پهنای پالس بردار فضایی، میخواهیم یک نوآوری در بهبود کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک، به وجود بیاوریم که گشتاور و سرعت با بهترین حالت، توسط مقادیر مرجع خود دنبال شوند و ریپل و نوسانات خروجی سرعت و گشتاور کاهش یافته و کنترل موتور بهبود یابد.
-2 ساختار موتور جریان مستقیم بدون جاروبک BLDC
برای شناخت ویژگیهای موتور جریان مستقیم بدون جاروبک نیاز به دانستن ساختمان این نوع از موتورها میباشد.
-3 مدلسازی ریاضی موتور BLDC مغناطیس دائم این بخش با استناد به مراجع [16-14] به شرح زیر است : بلوک دیاگرام یک درایو موتور جریان مستقیم بدون جاروبک در شکل 2 نشان داده شده است. در موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مغناطیس دائم، توزیع شار ذاتا ذوزنقهای است. با توجه به توزیع شار ذوزنقهای، ساخت یک مدل از موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مغناطیس دائم، در متغیرهای فازی معقول است.
