۲۱۲۲۱پ
per
بهبود محرکه موتور القایی خطی برای کاربرد در سیستم‌صهای حمل و نقل سرعت پایین
Improving the Linear Induction Motor Drive in Low Speed Transportation Systems Application
/سعید معصومی کذرجی
: مهندسی برق و کامپیوتر
، ۱۳۹۷
، افشاری
۱۴۹ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
برق قدرت
۱۳۹۷/۱۰/۰۵
تبریز
حرکت اکثر سیستم‌های اتوماسیون و ماشین‌صآلات صنعتی به‌صصورت خطی انجام می‌شود، به-همین دلیل در این سیستم‌صها محرکه‌های تولید نیرو و حرکت خطی مورد نیاز است .موتورهای خطی یکی از انواع ماشین‌های الکتریکی هستند، که در آنها نیرو و حرکت خطی بدون واسطه مکانیکی و مستقیما توسط میدان الکترومغناطیسی تولید می‌شود .در سال‌صهای اخیر در میان انواع موتورهای خطی، موتورهای القایی خطی به دلیل مزایای متعدد بسیار مورد توجه قرار گرفته‌صاست .نقطه مقابل مزایای متعدد موتورهای القایی خطی، پیچیدگی زیاد در مدل کردن این نوع موتور است که اثر انتهایی طولی و اثر لبه‌صای عرضی از عوامل آن هستند .به‌صدست آوردن یک مدار معادل برای موتور القایی خطی چندان ساده نیست، به‌ویژه اگر در این مدل تمام نامتقارنی‌صهای موتور القایی خطی در نظر گرفته شود .در مقابل، در موتورهای القایی دورانی به راحتی می‌صتوان یک مدل دقیق ریاضی ارائه داد، به‌طوری‌صکه هم عملکرد دینامیکی و هم عملکرد حالت ماندگار موتور القایی دورانی را به خوبی مدل کند .معمولا می‌صتوان از تئوری مدل‌صسازی موتور القایی دورانی برای استنتاج مدل موتور القایی خطی استفاده کرد، به‌صشرط آن‌صکه اثر انتهایی طولی و اثر لبه‌صای عرضی در آن در نظر گرفته شود .امروزه در صنایع مختلف، به دلیل وجود مشکلات متعدد در روش کنترل اسکالر و حلقه باز، از روش‌صهای کنترل برداری به علت عملکرد مطلوب آنها، در سطح گسترده‌صای استفاده می‌صشود .از میان روش‌صهای کنترلی، روش کنترل پیش‌صبین به دلیل مزایایی مانند مقاوم بودن، دینامیک مناسب نیرو، آسان بودن نحوه تنظیم پارامترهای کنترل‌صکننده، ریپل نیروی پایین نسبت به دیگر روش‌صهای کنترلی مانند کنترل مستقیم شار و گشتاور مورد توجه است .در این پژوهش ابتدا برای کاهش ریپل نیرو، ضریب تنظیم‌صکننده شار در کنترل پیش‌صبینی نیرو مبتنی بر مدل موتور القایی خطی برای استفاده در سیستم‌صهای سرعت پایین به‌صکار گرفته شده است .در ادامه کنترل پیش‌صبین موتور القایی خطی با اینورتر سه فاز ۴ سوئیچه تحلیل و بررسی شده است .برای کاهش ریپل شار استاتور و نیروی الکترومغناطیسی، علاوه بر در نظر گرفتن ضریب وزنی برای تنظیم شار، برای عملکرد بهتر روش پیشنهادی به دلیل اینکه در اینورترهای چهار سوئیچه تعادل بین جریان‌صها نامناسب است، یک ضریب وزنی برای حذف آفست ولتاژ خازن تعریف شده است .هم‌صچنین، برای کنترل مشخصه‌صهای الکترومغناطیسی موتور القایی خطی مثل شار و نیرو و در نتیجه کنترل سرعت) موقعیت(، به انکودر خطی برای اندازه‌صگیری سرعت) موقعیت (نیاز است که معمولا گران است و هم‌صچنین قیمت این انکودر خطی با افزایش طول موتور خطی، زیاد می‌صشود .این امر به خصوص وقتی که از موتور خطی در کاربرد حمل و نقل استفاده می‌صشود، بسیار مشکل‌ساز است .به همین دلیل ارائه روش بدون حس‌صگر جهت کنترل سرعت موتور القایی خطی بسیار مهم و ارزشمند است .بزرگترین مشکل روش کنترل پیش‌صبین شار و نیرو نیاز به یک مدل مناسب از فرآیند است .بنابراین استفاده از مشاهده‌صگر تطبیقی مرتبه بالا برای استخراج خروجی‌صهای مناسب برای کنترل پیش‌صبین ضروری است .در این پایان‌صنامه برای بهبود عملکرد کنترل پیش‌صبین یک مشاهده‌صگر تطبیقی مرتبه بالا برای تخمین شار استاتور، سرعت خطی، نیروی الکترومغناطیسی پیشنهاد شده است .یک روش استاندارد برای اعتبارسنجی استفاده از نتایج تست‌صهای عملی سیستم و مقایسه آن با نتایج شبیه‌صسازی است .برای تأیید و اعتبارسنجی شبیه‌صسازی روش سخت‌صافزار در حلقه استفاده شده است .مشاهده‌صگر تطبیقی پیشنهادی و روش کنترل پیش‌صبین نیرو با استفاده از یک ezdspF۲۸۱۲ board پیاده‌صسازی شده و از کامپیوتر به عنوان امولاتور برای موتور القایی خطی استفاده می‌صشود .با مقایسه نتایج خروجی سیستم تست با نتایج حاصل از شبیه‌صسازی مشاهده می‌صشود که روش کنترل پیش‌صبین با مشاهده‌صگر تطبیقی پیشنهادی عملکرد پایدار مناسبی را در ریپل نیرو و شار و هارمونیک‌صهای جریان استاتور نشان می‌صدهد
The movement of most automation systems and industrial machinery is done linearly, therefore, in these systems, Drives of force generation and linear motion are needed. Linear motors are a branch of electric machines, in which force and linear motion is without mechanical interference and directly generated by the electromagnetic field. In recent years, linear induction motors have been widely considered among types of linear motors. The counterpart of this advantage is the increase of complexity of the machine model, which presents the so-called longitudinal end effects and transversal edge effects. It is not easy to obtain an equivalent circuit for a linear induction motor, Especially if in this model all linear induction motor asymmetries are taken into account. In contrast, in rotary induction motors, it is easy to provide a precise mathematical model, so that it can model both the dynamic performance and the robust performance of the rotary induction motor. Typically, the theory of modeling of a rotary induction motor can be used to infer a linear induction motor model, provided that the longitudinal end effect and the transverse edge effect are taken into account. Nowadays, in various industries, due to numerous problems in the scalar control and open loop control method, vector control methods are used for their optimal performance. Among the control methods, the predictive control method is due to advantages such as robustness, good dynamic performance of force, easy adjustment of controller parameters, low force ripple compared to other control methods such as direct force and flux control. In this study, in order to reduce the force ripple, the flux tuning factor in the model predictive force control is based on linear induction motor model for use in low speed systems has been employed. In the next step, the predictive control of the linear induction motor has been analyzed with a 3-phase 4-switch inverter. In order to reduce the stator flux and electromagnetic flux ripples, first, the flux tuning coefficient is used to predictive force control for the linear induction motor And then for the better performance of the proposed method because of inappropriate balance between currents in the 4-switch inverters, a weight coefficient is defined to eliminate the offset of the capacitor voltage. Also, in order to control the electromagnetic characteristics of a linear induction motor, such as flux and force, and therefore a speed control (position), a linear encoder is required for measuring the speed (position), which is usually expensive. And the price of this linear encoder will increase as linear linear length increases. This is especially problematic when using a linear engine in transport applications. herefore, providing a sensorless method for controlling the speed of a linear induction motor is very important and valuable. The biggest problem with model predictive force and flux control method is that it requires a proper model of the process. In this thesis, a high-order adaptive observer for estimation of the stator flux, linear speed, electromagnetic force is proposed to improve the predictive control performances. A standard method for validating, the use of the results of system practical tests, and comparing it with simulation results. To confirm and validate the simulation of the hardware in the loop method is used as far as possible. Model predictive control with high-order adaptive observer is implemented using a ezdspF2812 board and the computer is used as an emulator for a linear induction motor. With comparing the results of the test system with the results of the simulation, it can be seen that the predictive control method with proposed addaptive observer shows as satisfactory stable performance in the force and flux ripples and current harmonics
Improving the Linear Induction Motor Drive in Low Speed Transportation Systems Application
معصومی کذرجی، سعید
Masoumi Kazraji, Saeed
فیضی، محمدرضا، استادراهنما
بناء شریفیان، محمد باقر، استادراهنما
توحیدی، سجاد، استادمشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
