عنوان

طراحی کنترل‌کننده یک‌پارچه جدید برای محرکه موتورهای القایی و سنکرون مغناطیس دائم

شماره

پ۲۵۰۵۰

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی کنترل‌کننده یک‌پارچه جدید برای محرکه موتورهای القایی و سنکرون مغناطیس دائم

نام نخستين پديدآور

مهدي صاحب‌جمع

نام ناشر، پخش کننده و غيره

مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۳۹۹

نام خاص و کميت اثر

۱۱۴ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

برق قدرت

زمان اعطا مدرک

۱۳۹۹/۱۱/۲۳

متن يادداشت

در چند دهه گذشته موتورهای الکتریکی در بخش‌های مختلف صنعت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در ابتدا، موتورهای جریان مستقیم (DC)، به دلیل سادگی روش‌های کنترل آن‌ها، محبوب شدند. چندین سال بعد، جوامع صنعتی و دانشگاهی پیشرفت قابل توجهی در مسیر توسعه روش‌های کنترل قوی، سریع و کارآمد برای موتورهای متناوب (AC) را به وجود آوردند. در نتیجه این پیشرفت‌ها، کاربران صنعتی و مصرف‌کننده‌های خانگی مشتاق هستند که موتورهای AC را در کاربردهای مربوط به خود استفاده کنند. به‌طور کلی، روش‌های کنترل موتورهای AC به روش‌های کنترل اسکالر (عددی) و برداری طبقه‌بندی می‌شود. در روش‌های کنترل اسکالر از معادلات حالت دائم موتور استفاده می‌شود و لذا روش‌های کنترلی استفاده شده ساده هستند. با این وجود، برای به دست آوردن پاسخ دقیق، روش کنترل برداری باید بر روی موتور اعمال گردد. برخلاف روش‌های اسکالر، معادلات دینامیکی موتورها بخش جدایی‌ناپذیر از روش‌های کنترل برداری هستند؛ بنابراین، در روش‌های کنترل برداری پاسخ دقیق‌تر و سریع‌تر برای موتور الکتریکی در دسترس خواهد بود. اولین زیرمجموعه کنترل برداری، روش کنترل میدان‌گرا (FOC) است که در سال 1969 پیشنهاد شده است. روش FOC مبتنی بر کنترل جداگانه مؤلفه فلوساز و گشتاورساز جریان استاتور است. روش FOC به سه دسته تقسیم می‌شود: کنترل مستقیم فلوی پیوندی روتور در کنترل میدان‌گرا (DRFOC)، کنترل غیرمستقیم فلوی پیوندی روتور در کنترل میدان‌گرا (IRFOC) و کنترل میدان‌گرا براساس فلوی پیوندی استاتور (SFOC).زیرمجموعه بعدی کنترل برداری روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC) نام دارد. روش DTC دارای مزایای دینامیک سریع، ساختار ساده، حساسیت کم به تغییر پارامترهای موتور الکتریکی و عملکرد بدون نیاز به حس‌گر موقعیت است. در طرف مقابل، روش DTC معایبی هم‌چون ریپل بالای گشتاور و فرکانس کلیدزنی متغیر را دارد. برای رفع معایب ذکرشده، ترکیبی از روش مدولاسیون بردار فضایی (SVM) و DTC معمولی به‌عنوان روش DTC-SVM پیشنهاد شده است.تقریباً تمام روش‌های کنترلی ارائه‌شده برای هر دو موتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) و القایی (IM) استفاده شده است. روتور PMSM در مقایسه با IM ساختار متفاوتی دارد. با این وجود، ساختار استاتور در IM و PMSM تقریباً یکسان است. با توجه به روش تولید گشتاور الکترومغناطیسی، می‌توان نتیجه گرفت که هر دو نوع موتورها تحت یک روش مشابه گشتاور تولید می‌کنند؛ بنابراین، به‌رغم این واقعیت که استفاده از کنترل برداری در PMSM و IM نیاز به روش کنترلی متفاوت دارد (با همان سخت‌افزار)، قابلیت کنترل یک‌پارچه نیز دور از انتظار نیست. قابلیت کنترل یک‌پارچه مفهومی است که با استفاده از آن می‌توان هر دو نوع موتورهای AC را به شیوه‌ای مناسب کنترل کند.

متن يادداشت

Over the past few decades, electric motors are being utilized in different fields of industry. Firstly, direct current (DC) motors became popular due to the simplicity of their control procedures. Fewer years later, the industrial and academic communities made significant advance in developing robust, fast, and efficient control methods for alternating current (AC) motors. As a result, industrial and residual users are eager to incorporate the AC motors in the related applications. Generally, the control methods of the AC motors are classified into scalar and vector control methods.The scalar control methods use the steady state equations of motors, and thus, have the advantage of having a simple control method. However, in order to obtain accurate response, the vector control method should be applied on the motors. Unlike the scalar methods, the dynamic equations of the motors are the inseparable part of the vector control methods. Therefore, more precise and fast responses for electric motor would be accessible.The first subset of vector control, field oriented control method (FOC), has been suggested in 1969. FOC method was based on the separated control of flux component and torque component currents. FOC method has been classified into three groups, which are named direct rotor flux oriented control (DRFOC), indirect rotor flux oriented control (IRFOC), and stator flux oriented control (SFOC).The second subset of the vector control is named direct torque control (DTC) method. The conventional DTC enjoys fast dynamic, simple structure, low sensitivity to motor parameters’ variation, and position sensorless performance. On the other hand, the conventional DTC has several potential defects, such as high torque ripple and variable switching frequency. In order to address the mentioned defects, the combination of space vector modulation (SVM) technique and the conventional DTC is proposed as SVMDTC method.Almost all of the presented control methods have been applied both on permanent magnet synchronous motor (PMSM) and induction motor (IM). In comparison to PMSM, IM has different rotor structure. However, the stator configuration of IM and PMSM are nearly identical. Considering the production of electromagnetic torque’s way, it can be concluded that, both types of the motors generate torque in uniform way. Therefore, in spite of the fact that the application of vector control on PMSM and IM require different control procedure (with same hardware), a unified control capability might be expected, as well. This type of controller is named unified or universal control method which can operate both types of AC motors in satisfactory manner.It is worth mentioning that, the most of the industrial users of AC motors are not familiar with the motor structure and its control methods. Therefore, careful attention should be made on the education of the users of the AC motors. Also, the mentioned issue imposes several financial stress on the client, including: 1- establishment of training course for users, 2- increase in the installation and initiation cost, 3- time and cost consuming repair process. Therefore, utilization of the unified control method could be a cost effective option. It should be noted that, the objective of the unified control method is to obtain efficient and accurate response for all types of motor. However, if the goal is to control each motor in the highest level of efficiency, the right choice for the control method should be selected based on exact model of each motor.This thesis, introduces two novel unified control method based on rotor flux linkage reference frame and stator flux linkage reference frame. The proposed control methods are based on two proposed unified model of AC motors. Also, a dynamic limiter is proposed to keep the torque and the current variation within the limited range. The proposed methods bring several technical and economic advantages. The proposed methods has been verified by simulation, mathematical, and practical studies. The results show accurate and robust response during different state of motor.

عنوان گونه گون

Design of novel unified controller for induction and permanent magnet synchronous motors drive

عنصر شناسه اي

‏صاحب‌جمع،

ساير عناصر نام

‏ مهدي

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏بناءشریفیان،

عنصر شناسه اي

‏ فیضی

عنصر شناسه اي

‏صباحي،

ساير عناصر نام

‏‏ محمدباقر

ساير عناصر نام

‏ محمدرضا

ساير عناصر نام

‏ مهران

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز