بخشی از مقاله
خلاصه: برآورده کردن نیاز صنعت به حرکت های با دقت زیاد و مقاوم نسبت به تغیرات بار باعث تولید انواع مختلف موتورهای الکتریکی شده است. یک نمونه از این موتورها موتورهای سنکرون مغناطیس دائم می باشد. نمونه سه فاز این نوع موتورها به دلیل حجم کم و محاسبات و کنترل آسان برای سیستم های پیش رانش استفاده می گردد. این نوع سیستم ها در عمل دچار تغییرات بار زیادی می شوند که باعث کاهش ناگهانی سرعت موتور به صورت لحظه ایی گردیده و احتیاج به جبران سرعت از دست رفته در کمترین زمان یک نیاز همواره چالش بر انگیز بوده است.
در این مقاله یک کنترل کننده PI مبتنی بر منطق فازی برای کنترل دور موتور یک موتور سنکرون مغناطیس دائم که با یک اینورتر درایو شده است طراحی گردیده. نوع سیستم فازی MAMDANI و برای نافازی سازی از روش مرکز ثقل بهره گرفته شده است. با مقایسه این کنترل کننده با کنترل کننده PI کلاسیک این نتیجه حاصل می شود که در حالت ماندگار تغیرات سرعت با افزایش بار بر روی موتور الکتریکی در حالت کنترل کننده فازی به شدت کاهش می یابد و سیستم فازی نسبت به تغیرات بار مقاوم تر از جبران کننده کلاسیک می باشد.
- مقدمه
در سال های اخیر منطق فازی به دلیل شبیه سازی و پیاده سازی مناسب سیستم های غیر خطی برای کنترل موتور های الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته است. کنترل کننده های فازی مبتنی بر منطق فازی و زبان گفتاری و قوانین اگر ... آنگاه می باشند که تصمیم گیری یک سیستم کنترلی را هوشمند می گرداند.در این مقاله به کمک یک کنترل کننده فازی یک سیگنال مناسب برای یک اینورتر به هدف کنترل دور موتور یک موتور سنکرون مغناطیس دائم ایجاد می کند. برای شبیه سازی همه مقادیر در واحد نامی ارائه گردیده است. کنترل کننده PI و راه اندازی PMS موتور قبلا مورد بررسی قرار گرفته شده است.[4 ,1 ] تمرکز این مقاله بر روی کنترل کننده فازی - FLC - و مقایسه آن با کنترل کننده PI کلاسیک می باشد.
- 2 کنترل کننده فازی:
در سال های اخیر به دلیل شبیه سازی مناسب سیستم های غیر خطی از منطق فازی برای پیاده سازی رفتار موتورهای الکتریکی استفاده می شود. قوانین به صورت قوانین زبانی اگر آنگاه تعریف می گردد .
- 2 .1 ساختار:
ساختارکنترل کننده شامل چندین قانون است که تناسبی علّی بین دو سیگنال کنترلی و یک ولتاژ خروجی را به وجود می آورد.این سیگنال های کنترلی خطای سرعت - e - و مشتق خطای سرعت - H - می باشند که با اعمال قوانین مناسب فازی سطح ولتاژ اینورتر را تغییر میدهد .[5] شکل1 بلوک سیستم کنترل سرعت را نشان می دهد .
این سیستم دارای دو حلقه کنترلی می باشد که حلقه داخلی برای همزمان کردن سیگنال اعمالی به گیت ماسفتهای اینورتر با نیروی ضد محرکه تولیدی توسط موتور الکتریکی و حلقه خارجی برای کنترل سطح ولتاژ خروجی اینورتر استفاده می شود. Wm* سرعت مطلوب و Wm سرعت لحظه ایی می باشد.Hc سیگنال اثر هالی ایست که برای تحریک گیت های اینورتر به کار می رود. کنترل کننده فازی از سه قسمت فازی ساز و پردازش و نافازی ساز تشکیل شده است. We خروجی کنترل کننده فازی برای تغییر سطح ولتاژ پایانه ها ی موتور می باشد.
2.2 ورودی خروجی های پیشنهادی فازی:
شکل 2 تابع عضویت مثلثی eو H را نشان می دهد. مجموعه های فازی با اسامی زیر برچسب گذاری شده است. [2,3] شکل 2و3 توابع عضویت ورودی و خروجی را نشان می دهد جدول 1 قوانین زبانی حاکم بر سیستم فازی را نشان می دهد. برای تحقق و پیاده سازی سیستم با کنترل فازی از روش mamdani استفاده شده است و برای قسمت نافازی سازی از نافازی ساز مرکز ثقل استفاده گردیده است.
.3 محاسبات ماشین مغناطیس دائم:
با فرض پخش شار ذوزنقه ایی توسط روتور مغناطیس دائم و در پی آن به وجود آمدن نیروی ضد محرکه ذوزنقه ایی روابط زیر برای ماشین الکتریکی مغناطیس دائم بر قرار است:
.4شبیه سازی:
شبیه سازی در محیط MATLAB قسمت Simulink انجام شده است. در این مقاله از یک اینورتر [4] six step برای درایو موتور سنکرون مغناطیس دائم استفاده شده است .[1] نمودار های سرعت خروجی مطابق شکل6و7 نشان می دهد که کنترل کننده PI فازی در مقابل با تغییرات بار مقاوم تر است ولی کنترل کننده PI کلاسیک دارای حالت گذرای بهتری می باشد.
با توجه به این وضعیت پیش آمده اگر راه اندازی به کمک کنترل کننده PIکلاسیک رخ دهد و در زمان مناسب حالت ماندگار سیستم یک سوئیچ انجام شود و کنترل کننده فازی وارد سیستم شود هم حالت ماندگار و هم حالت گذرا بهبود. شکل 8 خروجی سرعت سیستم تلفیقی پیشنهادی را نشان می دهد. مشاهده می شود که این سیستم حالت گذرای خوبی دارد و همچنین نسبت به تغییرات بار مقاومت خوبی نشان می دهد. با توجه به اینکه اینورتر موجی شبه ذوزنقه ای تولید می کند پس روابط فوق حاکم بر موتور مورد نظر می باشد. [1,6] در این حالت با ثابت بودن اندوکتانس Ls ، تغییر وضعیت روتور بر روی Ls تاثیری ندارد.
