بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه با توجه به کاربرد و اهمیت فراوان سیستمهای درایو، طراحی سیستمهایی که در آن سرعت تعدادی ماشین الکتریکی توسط یک درایو بهطور همزمان کنترل شود، زمینهی موردبحث و تحقیق بسیاری از محققان است. در این مقاله عملکرد دو موتور PMSM تغذیهشده با اینورتر 4 پایه و روشهای کنترلی DTC مورد بررسی قرار میگیرد.
نتایج حاصل از این روش با یک موتور PMSM تغذیهشده با اینورتر 3 پایه و با همان روش کنترلی تغذیه شده مقایسه میشود. مراحل شبیهسازی در محیط سیمولینک متلب موردمطالعه و بررسی قرارگرفته است. نتایج حاکی از آن است که در این روش دو موتور PMSM تغذیهشده با اینورتر 4 پایه عملکرد دینامیکی قابل قبولی همانند روش یک موتور PMSM تغذیهشده با اینورتر 3 پایه دارد و میزان نوسانات در هر دو حالت کنترلی یکسان است.
.1 مقدمه
امروزه با توجه به کاربرد و اهمیت فراوان سیستمهای درایو، طراحی سیستمهایی که در آن سرعت تعدادی ماشین الکتریکی توسط یک درایو بهطور همزمان کنترل شود، زمینهی موردبحث و تحقیق بسیاری از محققان میباشد. هدف از انجام تحقیق این است که بهجای تغذیه دو موتور با دو مبدل 3 پایه از یک اینورتر 4 پایه - مجموعاً با هشت کلید قدرت - استفاده کرد.
بنابراین توپولوژی اینورتر 4 پایه در مقایسه با اینورتر 3 پایه رایج ازنظر هزینه مقرونبهصرفه تر است و تعداد کلیدهای قدرت کمتری در توپولوژی آن بهکاربرده شده است. در اینورتر های 4 پایه جریان هر دو موتور الکتریکی وارد نقطه میانی خازنها میشود، این امر باعث میشود تا ولتاژ مرجع ثابت نباشد که به دنبال آن عدم تعادل جریان فازها و خرابی در اینورتر را خواهد داشت.
آقای تی موری و کوبواند دو موتور القایی تغذیه شده با اینورتر 4 پایه مورد مطالعه قرار میدهند و روش کنترل سرعت و موقعیت آن تحلیل میکنند.[2] آقای یوشیموری وکیزوکی روش بهبود عملکرد دو موتور سه فاز القایی تغذیه شده با اینورتر 4 پایه بررسی میکند. روشی برای مدولاسیون ارائه میدهد و در انتها نتایج آزمایشگاهی حاصل از تحلیل پتانسیل نقطه خنثی بین دو خازن قبل و بعد جبرانکنندگی ارائه میدهد[3]. آقای رامانا و کومار در راستای بهبود و راندمان و اثربخشی تکنیک مدولاسیون پهنای باند بردار فضایی برای موتور PMSM پیادهسازی و نتایج آن را در محیط سیمولینک متلب شبیهسازی میکند، در انتها نتایج شبیهسازی کنترلرهای سرعت پاسخ دینامیکی قابلقبول بهدستآمده است.[11]
در این مقاله در بخشهای 3 و 4 مشخصات و ساختار اینورتر 4 پایه و مشکلات اصلی در این اینورتر بیان میشود. در بخش 6 تکنیک برای مدوله کردن پایه سوم اینورتر 4 پایه که به نقطه میانی خازن متصل است ارائه میشود. در بخش 7 پتانسیل نقطه میانی خازن به دست میآید و روشی برای جبرانکنندگی آن ارائه میشود. در بخش 8 روش کنترلی گشتاور بیان میشود. در بخش آخر شبیهسازی و نتایج حاصل از آن ارائه میشود.
-2 ساختار موتور PMSM
موتورهای سنکرون یک موتور با سرعت ثابت بوده که این سرعت بستگی تعداد قطب ها و فرکانس تغذیه موتور دارد. در این موتورها سیم پیچی تحریک را با قطب های آهنربای دائمی جایگزین می نمایند. در این مقاله نوع روتور موتور سنکرون مغناطیس دائم از نوع موتور سنکرون مغناطیس دائم با آهنربای داخلی - موتور سنکرون مغناطیس دائم قطب صاف - در نظر گرفته می شود و همچنین اشباع و تلفات هسته نادیده گرفته می شود. مدار معادل آن در شکل - - نشان داده شده است.
-3 ساختار اصلی اینورتر 4 پایه
در شکل - 2 - اتصال دو موتور سنکرون مغناطیس دائم به یک اینورتر 4 پایه نشان میدهد. توپولوژی اینورتر 4 پایه شامل چهارپایه و دو خازن است. هر پایه از دو کلید قدرت تشکیلشده است. فازهای U1 و V1 از موتور الکتریکی یک به ترتیب به پایه اول - U1 - و پایه دوم - V1 - اینورتر متصل شده و فازهایU2 و V2 از موتور الکتریکی دو به ترتیب به پایه سوم - U2 - و پایه چهارم - V2 - متصل میشوند. درنهایت فاز W از هر دو موتور الکتریکی بهطور مشترک به نقطه میانی خازن متصل میشود.12]،[1
-4 مشخصات اینورتر 4 پایه
از دیگر مشکلات دیده شده در این روش زمانی است که موتور زیر بار شروع به کار میکند. پدیده دریفت مشاهده میشود. پدیده دریفت ولتاژ نقطه میانی خازن ها را از مقدار 2 تغییر میدهد. این مسئله سبب میشود که ضریب بهره وری از منبع DC کاهشیافته و مدولاسیون خوبی انجام نشود. لذا باید حول 2 به دست میآید و پدیده دریفت محدود شود. این امر توسط اصلاح پتانسیل نقطه خنثی و روش 1ETAM محقق میشود. جریانهای سه فاز متعادل میشود.[1] با توجه به این که هدف از اینورتر چهار پایه، کاهش هزینه وابعاد درایو می باشد، بزرگ در نظر گرفتن خازن ها راهکار مناسبی نمی باشد.
