بخشی از مقاله
چکیده:
یک عامل مهم در عملکرد بهینه موتور هاي رلوکتانسی سوئیچ شونده - - SR زمان روشن و خاموش شدن سوئیچ ها در وضعیت خاصی از موقعیت هاي روتور و استاتور با توجه به یک سرعت خاص می باشد. با انتخاب هر سرعت مشخص براي موتور وضعیت بهینه براي روشن و خاموش شدن موتور می تواند متفاوت از سرعت هاي انتخاب شده دیگرباشد. در این مقاله از روش الگوریتم ژنتیک - GA - براي بدست آوردن زمان روشن شدن و خاموش شدن سوئیچ ها جهت عملکرد موتور با کارائی بالا در چند سرعت مشخص استفاده شده است.
لحظه روشن شدن و خاموش شدن سوئیچ ها می بایست با توجه به شرایط عملکرد موتور و ساختار موتور تعیین شود. الگوریتم ژنتیک در بدست آوردن لحظه روشن و خاموش شدن سوئیچ ها از سرعت خوبی برخوردار می باشد و نسبت به جستجوي ساده برتري دارد. در این مقاله شرایط سوئیچ زنی به گونه اي فرض شده است تا هیچ اثر متقابلی بین فازها برقرار نشود و شرط عملکرد هر فاز مستقل از فاز بعدي برقرار گردد.
-1 مقدمه:
ماشین SR در دو دهه اخیر به عنوان یک درایو سرعت متغیر مورد توجه قرار گرفته است. دلایل اصلی این توجه سادگی ساختار، هزینه ساخت کم، کنترل پذیري مطمئن، قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی می باشد.[2-1] تا کنون فعالیت هاي پژوهشی زیادي بر روي ماشین SR انجام شده است و مقالات فراوانی در این خصوص به چاپ رسیده است. با توجه به بحران مصرف انرژي و توجه به کاهش آن، رویکرد جدي به ماشین هاي الکتریکی با راندمان بالا بیش از هر زمان دیگر مورد توجه تولید کنندگان و مصرف کنندگان انرژي شده است.
از این رو تولید ماشین هاي الکتریکی با راندمان بالا و قابلیت هاي کنترل پذیري بالا، بیشتر از هر زمان دیگر احساس می شود. با ورود این ماشین ها به چرخه مصارف خانگی و صنعتی می توان امیدوار بود تا بسرعت این ماشین ها رقیب مناسبی براي ماشین هاي الکتریکی مرسوم شوند. تا کنون توجه زیادي به طراحی ساختار، کاهش ریپل گشتاور، کاهش نویز صوتی، کاهش تلفات و طراحی درایو و موارد دیگر ماشین هاي SR شده است.
در این مقاله تلاش شده است تا لحظه روشن و خاموش شدن سوئیچ ها به گونه کنترل بهینه عملکرد موتور رلوکتانسی سوئیچ شونده با استفاده از الگوریتم ژنتیک اي طراحی شوند تا از هدر رفتن انرژي جلوگیري شود. بنابراین روش هاي سوئیچ زنی ثابت و از قبل تعیین شده ممکن است براي یک سرعت ثابت مناسب باشد، اما نمی تواند کارائی مناسب را براي ماشین در سرعت هاي مختلف تضمین نمایند. در این مقاله براي چند سرعت خاص1500 ،4500، 3000 ، و 6000 دور بر دقیقه براي یک موتور SR با مشخصات ارائه شده در پیوست-الف، زمان مناسب براي روشن و خاموش شدن سوئیچ هاي قدرت بدست آمده است.
روش بهینه براي بدست آوردن موقعیت مناسب فازها جهت روشن و خاموش شدن، توسط الگوریتم ژنتیک - GA - بدست آمده است. از آنجائیکه طراحی بهینه درایو ماشین هاي SR کاملاً وابسته به ساختار این ماشین ها می باشد، در ابتدا یک مدار مغناطیسی معادل براي ماشین که از نظر دقت و سرعت مناسب می باشد و در این مقاله مورد استفاده واقع شده است تشریح می گردد. در ادامه الگوریتم بهینه سازي تشریح می گردد و در انتها نتایج حاصل و نتیجه گیري ارائه خواهد شد.
-2 مدارمعادل مغناطیسی ماشین SR
از آنجائیکه هدف بهینه سازي در ماشین رسیدن به پارامترهاي بهینه ماشین می باشد، لذا مدار معادل مغناطیسی که بتواند از دقت خوبی برخوردار باشد، از اهمیت خاصی برخوردار است. یکی از زمینه هاي تحقیقاتی انجام شده روي این موتورها بدست آوردن یک مدل مناسب براي مدار معادل مغناطیسی می باشد.[3] از طرف دیگر در بهینه سازي این موتور ها علاوه بر مدل مناسب نیاز به یک مدل با پاسخ سریع نیز می باشیم.
تحقیقات انجام شده نشان میدهد که محققین جهت بهینه سازي موتورهاي SR هنوز از مدلهاي تقریبی و سریع استفاده می کنند و روشهائی نظیر المانهاي محدود - FEM - بدلیل طولانی بودن محاسبات، عملاً در تحلیل استفاده می شوند تا در الگوریتم بهینه سازي. در این پروژه جهت رسیدن به سرعت محاسباتی بالا و دقت خوب، از یک مدار معادل مغناطیسی مناسب که در مرجع [4] ارائه شده، با صرفنظر از شار پراکندگی، استفاده شده است.
در این مدل که در شکل - - 1 نمایش داده شده است، ناحیه هم محوري تا غیر هم محوري کامل به سه ناحیه تقسیم شده است. روش محاسبه رلوکتانس در نواحی مختلف در قسمت بعدي آورده شده است. 1-2 رلوکتانس فاصله هوائی در وضعیت هاي همپوشانی قطب هاي استاتور در این مدل فرض می شود که خطوط شار در مسیرهاي مستقیم یا کمانهاي دایره اي حرکت می کنند. این خطوط و کمانها به فرم واقعی توزیع شار در سیستم فیزیکی بسیار نزدیک هستند.
3-2 رلوکتانس قسمت هاي آهنی
بخش اعظم مدار مغناطیسی را قسمت هاي آهنی تشکیل می دهد. چون ضریب نفوذ پذیري مغناطیسی این قسمت ها در مقایسه با هوا بسیار بزرگ است، رلوکتانس آنها کوچک بوده و در اکثر سیستم هاي مغناطیسی، خصوصاً در اشباع پائین، قابل صرفنظر است. در این پروژه جهت افزایش سرعت محاسبه با کمی تقریب می توان مدل ارائه شده در شکل - - 2 را پذیرفت، در این مدل دندانه هاي روتور و استاتور هر کدام با یک لوله شار مدل شده اند.
