بخشی از مقاله
چکیده
نتایج مطالعات و تحقیقات بسیار زیادی در مورد نویز و ارتعاش موتور القایی 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 نسبتاً پیچیده ای بوده و از طرفی ممکن است بر عملکرد موتور تاثیر منفی گذارد، بهتر و به صرفه تر است که در طراحی درایو به این مسئله پرداخته شود.
درایو های مبتنی بر کنترلر های PI به دلیل بهره تناسبی ثابت و ثابت زمانی انتگرال، با تغییرات بار و سرعت تحت تاثیر قرار می گیرند. در این مقاله جهت حل این مشکل و همچنین کاهش بسیار مناسب ریپل گشتاور موتور القایی در درایو کنترل مستقیم گشتاور - - DTC، یک کنترلر تبدیل موجک گسسته همراه با تکنیک تجزیه فرکانسی سطوح مختلف و مقایسه با روش کنترلی PI، پیشنهاد و توسط نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده است. نتایج حاکی از کاهش قابل توجه ریپل گشتاور و نویز صوتی است.
.1 مقدمه
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] منبع الکترومغناطیسی در توان پایین تا متوسط اسمی - کمتر از - 15KW بر مابقی چیره می گردد.
ریپل گشتاور از مهمترین منابع الکترومغناطیسی اصلی در تولید نویز و ارتعاش است .[1-3] بر طبق تحقیقات و آزمایشات چندین پژوهشگر، اثبات شده است که کاهش ریپل گشتاور می تواند منجر به کاهش قابل توجه نویز صوتی گردد.[4-9] این مقاله به ارائه روشی مبتنی بر تبدیل موجک هار جهت کاهش نویز صوتی پرداخته است. از آنجایی که نشان دادن کاهش ارتعاش و نویز صوتی توسط شبیه سازی های عددی میسر نمی باشد، ملاک ارتعاش و نویز، ریپل گشتاور قرار داده شده است.
.2 درایو موتور القایی - IM - 1
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 القایی بر مبنای تغییرات فرکانس- ولتاژ، سرعت و گشتاور را کنترل می کند. انواع روش های کنترل IM، طبق تز پایانی "آقای J.O. 2012 Estima "در شکل - 1 - به وضوح نشان داده شده است 11]و.[10 این مقاله در میان روش های مختلف کنترل در طراحی درایو موتور القایی با رویکرد کاهش ریپل گشتاور، کنترل گشتاور مستقیم - DTC - را برگزیده است.
2.1 درایو کنترل مستقیم گشتاور - DTC - 2
درایو کنترل مستقیم گشتاور یکی از روشهای کنترل مدرنی است که برای بدست آوردن گشتاور بالا تحت شار مناسب می باشد. استراتژی انتخاب شده در این مقاله بر اساس شار استاتور از طریق بردارهای ولتاژ استاتور درکنترل سرعت حلقه بسته می باشد. اجزای اصلی سیستم این نوع از درایو شامل: اینورتر، موتور القایی، واحد کنترل و سنسور موقعیت می باشد. این اجزا به صورتی که در شکل - 2 - نشان داده شده به هم متصل می شوند.شایان ذکر است که روش کنترل مستقیم گشتاور موجب دستیابی به یک کنترل دینامیکی گشتاور خیلی سریع می گردد. تخمین شار و گشتاور متکی بر تکنیک های کنترلی مختلفی است که در مرجع[13] به توضیح آن پرداخته است.
.3 ارتباط ریپل گشتاور با ارتعاش و نویز صوتی
منبع ارتعاشات و نویز ماشین های الکتریکی را می توان به سه دسته کلی: آیرودینامیکی، مکانیکی و الکترومغناطیسی تقسیم بندی نمود.[1-3] نویز صوتی تولید شده توسط منابع مکانیکی و آیرودینامیکی اساسا مرتبط با ساختار مکانیکی موتور هستند. در ماشین های الکتریکی با توان اسمی پایین تا متوسط - کمتر از - 15kw منبع الکترومغناطیسی بر مابقی چیره می گردد.[1,3]
