دانشگاه مازندرانموضوع: |
کنترل سرعت موتور القایی بدون حسگر سرعت |
|
جهت اخذ درجه کارشناسی ارشدرشته مهندسی برق – قدرت |
استاد راهنما: |
دکتر سعید لسان |
استاد مشاور: |
دکتر ابوالفضل رنجبر نوعی |
زمستان 1387 |
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
موتورهای القایی به صورت وسیعی در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین خاطر توجه زیادی به طراحی و توسعه کنترل آن شده است. عملکرد سطح بالای کنترل درایوهای موتورهای القایی با روشی به نام کنترل جهت‌یابی میدان به دست آمده است. امروزه درایوهای AC مبتنی بر کنترل تمام دیجیتال در تمامی سطوح کاربردی به یک تکنولوژی بالا دست یافته‌اند. در این بین قسمتی از پژوهش‌ها بر روی حذف حسگر سرعت روی محور ماشین بدون اثر منفی بر عملکرد دینامیکی سیستم کنترل درایو متمرکز گردیده است. از مزایای درایوهای موتور القایی بدون حس گر سرعت می‌توان به اندازه کوچکتر درایو، حذف سیم‌های حسگر، قیمت پایین‌تر و افزایش قابلیت اعتماد در عملکردهای سطح بالا اشاره نمود.
در این پایان‌نامه بعد از معرفی کنترل برداری موتورهای القایی و روش‌های متداول کنترل بدون حسگر سرعت آن ها، به کمک روش سیستم تطبیقی مدل مرجع، یک تخمین‌گر سرعت که با نمونه‌گیری از جریانهای استاتور سرعت موتور را تخمین می‌زند ارائه می‌گردد. در پایان جزئیات مراحل شبیه‌سازی سیستم درایو و نتایج حاصل از گزارش شده است و همچنین زمینه‌هایی برای انجام مطالعات آتی پیشنهاد شده است.
کلمات کلیدی: کنترل جهت‌یابی میدان، کنترل سرعت بدون حسگر، تخمین‌گر سرعت، سیستم تطبیقی مدل مرجع.
| فهرست عناوین | صفحه |
1.2 کنترل جهت یابی میدان موتورهای القایی.. 3
1.2.3 تبدیل پارک و معکوس تبدیل پارک… 6
1.3 مدل دینامیکی موتور القایی.. 8
1.4 طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان.. 12
1.5 کنترل مستقیم جهت یابی میدان.. 14
1.6 کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان.. 16
1.7 کنترل سرعت متغیر ماشین القایی.. 17
1.8 تکنولوژی کنترل بدون حسگر سرعت ماشین‌های القایی.. 19
2.2.2 دیاگرام گذر سیگنال مختلط.. 27
2.3 درایوهایی برای تعدیل نیازمندی‌های دینامیکی.. 30
2.3.1 تخمین بر اساس نیروی ضدمحرکه. 30
2.3.2 کنترل ولت بر هرتز ثابت… 33
2.3.3 تخمین سرعت بر پایه هارمونیک‌های فضایی.. 35
2.4 عملکرد سطح بالای درایوها 36
2.4.1 جهت‌یابی میدان رتور 36
2.4.2 سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 39
2.4.3 کنترل پیش خور (فید فوروارد) ولتاژهای استاتور 42
2.4.4 تخمین شار رتور و جریان گشتاور 46
2.4.5 جهت یابی شار استاتور 48
2.5.1 رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل.. 52
2.5.3 کالمن فیلتر توسعه یافته. 55
2.5.4 رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته. 56
2.6.1 تخمین‌گر عصبی سرعت آموزش بلادرنگ… 57
2.6.2 تخمین‌گر مبتنی بر کنترل کننده فازی.. 59
2.7 انتخاب الگوریتم تخمین سرعت بدون حسگر. 60
3.1.2 روش‌های کنترل تطبیقی.. 63
3.2 روش های کنترل برداری موتور القایی بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS.. 66
3.2.1 کنترل برداری موتور القایی بدون حسگر سرعت در سرعت‌های خیلی پایین.. 66
3.2.1.5 استراتژی کنترل.. 73
3.2.2 کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر شار رتور 75
3.2.3 کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر نیروی ضد محرکه الکتریکی (bemf) 78
3.2.4 MRAC پیشنهادی مبتنی بر جریان های استاتور 79
4.1 شبیه‌سازی کنترل برداری بدون حسگر سرعت موتور القایی.. 84
4.1.1 مدل‌سازی موتور القایی.. 84
4.1.2 مدل منبع تغذیه – اینورتر. 86
4.2 اعمال ورودی‌ها و بررسی نتایج.. 91
5.1 نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات …………………………………………………………………………….104
| فهرست اشكال | صفحه |
شكل 1-1- بردار فضایی جریان استاتور. 5
شكل 1-3- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی. 11
شكل 1-4- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان. 13
شكل 1-5- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان. 14
شكل 1-6- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان. 16
شكل 2-1- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی، متغیرهای حالت: جریان استاتور و شار رتور. 28
شكل 2-2- تخمین گر فرکانس رتور بر اساس بردار نیروی ضد محرکه؛ N: صورت کسر. 32
شكل 2-3- سیستم کنترل درایو با بهره گرفتن از تخمین گر به کار رفته در شکل (2-4). 32
شكل 2-4- درایو بدون حس گر برای محدود کردن عملکرد دینامیکی (زیر نویس R: مقدار نامی). 34
شكل 2-5- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی : جریان های استاتور اجباری. 37
شكل 2-6- گذر سیگنال در جهت یابی میدان رتور. 38
شكل 2-7- سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت. 39
شكل 2-8- کنترل کننده سرعت و جریان برای تخمین‌گرMRAS؛ CRPWM: PWM تنظیم‌کننده جریان. 41
شكل 2-9- کنترل فید فوروارد ولتاژهای استاتور، جهت‌یابی شار رتور. 43
شكل 2-10- کانال های جبران (خطوط ضخیم در A و B) برای سیستم کنترل سرعت بدون حس گر شکل (2-9). 44
شكل 2-11- کنترل سرعت بدون حس گر بر اساس تخمین مستقیم isq . 46
شكل 2-12- تخمین گر شار رتور برای ساختمان شکل (2-11). 47
شكل 2-14- کنترل ماشین در جهت یابی شار استاتور با بهره گرفتن از مجزا کننده دینامیکی خارجی. 50
شكل 2-15- تخمین گر سرعت و فرکانس رتور برای کنترل سیستم شکل (2-14)؛ N : صورت کسر. 51
شكل 2-16- رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل. 52
شكل 2-18- رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته ؛ بلوک MRAS در ساختمان شکل (2-7) وجود دارد. 56
شكل 2-19- ساختار تخمین گر عصبی سرعت. 58
شكل 3-1- نمودار بلوکی سیستم تطبیقی. 63
شكل 3-2- نمودار بلوکی جدول بندی بهره. 63
شكل 3-3- نمودار بلوکی رگولاتور خود تنظیم. 64
شكل 3-4- نمودار بلوکی کنترل دوگان. 65
شكل 3-5- نمودار سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 65
شكل 3-6- بلوک دیاگرام سیستم کنترل. 67
شكل 3-8- محاسبه شارهای تخمینی رتور. 73
شكل 3-9- بلوک دیاگرام تخمین گر سرعت رتور. 75
شكل 3-10- بلوک دیاگرام کنترل برداری بدون حسگر سرعت. 76
شكل 3-11- ساختمان تخمین سرعت رتور با بهره گرفتن از MRAC. 77
شكل 3-12- ساختمان طرح تخمین سرعت با بهره گرفتن از جریان های استاتور. 82
شكل 4-1- شمای گرافیکی مدل موتور القایی. 85
شكل 4-2- شمای گرافیکی مدل اینورتر کنترل باند تلرانس جریان. 86
شكل 4-3- شمای کلی سیستم کنترل. 87
شكل 4-4- شمای گرافیکی طرح کلی تولید پالس‌های اینورتر. 88
شكل 4-5- شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده شار رتور. 88
شكل 4-6- شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده بردارهای یکه. 89
شكل 4-7- شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89
شكل 4-8- شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89
شكل 4-9- شمای گرافیکی زیر سیستم تخمین‌گر سرعت. 90
شكل 4-10- سرعت واقعی و تخمینی. 91
شكل 4-11- اختلاف سرعت واقعی و تخمینی. 91
شكل 4-12- الف- نمودار جریانهای سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 92
شكل 4-12- ب- نمودار جریانهای سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93
شكل 4-12- پ- نمودار جریانهای سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93
شكل 4-12- ت- نمودار جریانهای سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 94
شكل 4-13- الف- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95
شكل 4-13- ب- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95
شكل 4-13- پ- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96
شكل 4-13- ت- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96
شكل 4-14- الف- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97
شكل 4-14- ب- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97
شكل 4-14- پ- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98
شكل 4-14- ت- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98
شكل 4-15- الف- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99
شكل 4-15- ب- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99
شكل 4-15- پ- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100
شكل 4-15- ت- نمودار جریانهای مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100
شكل 4-16- نمودار جریانهای مرجع در محورهای d-q. 101
شكل 4-17- نمودار ولتاژ خطی فازهای a-b. 102
شكل 4-18- نمودار گشتاور الکترومغناطیسی. 102
| فهرست جداول | صفحه |
جدول 4-1- مقادیر پارامترهای موتور القایی ………………………………………………………………………………………. 85
مقدمه
ماشین‌های القایی نسبتاً ارزان و مقاوم هستند زیرا آنها را می‌توان بدون حلقه‌های لغزان یا کموتاتور ساخت. این ماشین‌ها بصورت گسترده ای در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. بدین خاطر باید توجه بیشتری به کنترل موتور القایی برای شروع به کار ، ترمز کردن ، عملکرد چهار ناحیه ای و غیره نمود. کنترل حلقه باز ماشین با فرکانس متغیر ممکن است هنگامی که موتور عملکردی در گشتاور پایدار با نیاز به تنظیم سرعت دارد، درایو با تغییر سرعت رضایت بخشی را ارائه دهد. اما زمانی که به یک درایو با پاسخ دینامیکی سریع و سرعت صحیح یا کنترل گشتاور نیاز است یک کنترل حلقه باز، رضایت بخش نیست. بنابراین نیاز است که موتور در مد حلقه بسته عمل کند. عملکرد دینامیکی سیستم درایو ماشین القایی روی عملکرد کلی سیستم اثر زیادی می‌گذارد. از آن جایی که کنترل موتور القایی یک مدل غیر خطی دارد، انجام آن، یک کار مشکل می‌باشد. چرا که متغیرهای رتور به ندرت قابل اندازه گیری هستند و پارامترهای آن تحت شرایط کار تغییر می‌کنند. برای کنترل سرعت موتور القایی از چندین تکنیک استفاده می‌شود.این طرح می‌تواند به دو گروه اصلی تقسیم بندی شود:
الف) کنترل اسکالر : یکی از اولین روش های کنترل ماشین های القایی، کنترل سرعت ولت بر هرتز که آن را به عنوان یک روش اسکالر می‌شناسیم، می‌باشد که ماشین با نسبت ولتاژ به فرکانس ثابت ، به منظور ثابت نگه داشتن شار فاصله هوایی و تولید ماکزیمم حساسیت گشتاور ، تحریک می‌شود. این روش نسبتاً ساده است. اما نتایج رضایت بخشی برای کاربردهای با عملکرد سطح بالا ، به بار نمی‌آورد. این موضوع ناشی از این حقیقت است که در روش اسکالر یک کوپلینگ ذاتی بین گشتاور و شار فاصله هوایی وجود دارد و این امر موجب کندی پاسخ ماشین القایی می‌گردد.
ب) کنترل برداری یا کنترل جهت یابی میدان[1]: برای غلبه بر محدودیت های روش کنترل اسکالر ، روش های جهت یابی میدان توسعه داده شدند. دراین روش متغیرها به یک چهارچوب مرجع انتقال داده می‌شوند که از نظر دینامیکی همانند کمیت های dc می‌گردند. کنترل مجزا بین شار و گشتاور این اجازه را می‌دهد که ماشین القایی به یک پاسخ گذرای سریع برسد. بنابراین جهت یابی میدان درایو ماشین القایی می‌تواند برای کاربردهای با عملکرد بالا جایی که به طور سنتی ماشین های dc استفاده می‌شدند، استفاده شود. طرح های بهتر از کنترل سنتی به یک حس گر سرعت برای عملکرد حلقه بسته نیاز دارد. حس گر سرعت چندین عیب از نقطه نظر درایو نظیر قیمت ، قابلیت اعتماد و ایمنی در مقابل نویز دارد. اخیراً دیدگاه های مختلف سرعت بدون حس گر در مقالات مختلف پیشنهاد شده است. اما به دلیل وجود متغیرهای متعدد و غیر خطی دینامیک موتور القایی ، تخمین سرعت روتور و شار بدون اندازه گیری متغیرهای مکانیکی هنوز نیز کاری مشکل می‌باشد.
در یک درایو موتور القایی سه قسمت عمده اصلی وجود دارد : یک موتور القایی ، یک دستگاه الکترونیک قدرت و یک کنترل کننده .
تعداد صفحه : 117
قیمت :14700 تومان
