مدلسازی و شبیه‌سازی درایو کنترل مستقیم گشتاور DTC موتور القایی

مدلسازی و شبیه‌سازی درایو کنترل مستقیم گشتاور DTC موتور القایی

کنترل مستقیم براساس تکنیک ولت/هرتز ثابت، روش کنترل سرعت آسان برای درایوهای موتور القایی بود. این روش از شار استاتور و خطای گشتاور برای تولید ولتاژ استاتور و فرکانس مرجع برای کنترل کردن موتور القایی استفاده می‌کند. پیچیدگی‌های محاسبات ولتاژ مرجع استاتور با در نظر نگرفتن زاویه شار استاتور و جدول سوئیچینگ مطلوب که در روش کلاسیک کنترل مستقیم گشتاور مورد استفاده قرار گرفته کاهش یافته است.

به منظور بررسی مفهوم این تکنیک کنترل، این مقاله آنرا مدلسازی و شبیه‌سازی کرده است. مدل ریاضی از سه بخش که شامل مدل موتور القایی سه‌فاز، مدل مدولاسیون بردار فضایی اینورتر و مدل دامنه شار استاتور و گشتاور می‌باشد استخراج شده است. سیستم کنترل سرعت در سیمولینک متلب، مدلسازی و شبیه‌سازی شده است. نتایج شبیه‌سازی تحت بی‌باری و بار کامل، اعتبار مدل پیشنهاد شده را نشان داده است و از این مدل می‌توان برای کنترل سرعت موتور القایی در عمل استفاده کرد.

موتورهای القایی قفس سنجابی سه‌فاز به طور وسیعی در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا این موتورها دارای هزینه پایین، راندمان بالا، استحکام بالا، قابلیت اطمینان و تعمیر و نگهداری آسان هستند. با این وجود این موتورها ویژگی سرعت ثابت را هنگامی که بار مکانیکی روی موتور تغییر می‌کند را ندارند. همچنین این موتورها توانایی سرعت متغییر را نیز ندارند. این محدودیت‌ها می‌تواند توسط استفاده کردن از درایوهای سرعت با قابلیت تنظیم سرعت،حل و فصل شوند. روش‌های مختلفی برای درایو یک موتور القایی وجود دارد از قبیل کنترل اسکالر، کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور (DTC) و غیره. DTC به منظور کنترل مستقیم شار استاتور و گشتاور استفاده می‌شود. عموما، شار استاتور و گشتاور با انتخاب مناسب حالت‌های اینورتر کنترل می‌شود. نتایج بدست آمده از قبل برای جدول سوئیچینگ به اصطلاح جدول سوئیچینگ بهینه نامیده می‌شود. که مشخصه اصلی آن عملکرد خوب، ساختار ساده و دیاگرام کنترلی آن است. متاسفانه، انتخاب مناسب حالت‌های اینورتر از جدول سوئیچینگ بهینه باید با دانستن زاویه شار استاتور و نتایج حاصل از شار استاتور و کنترلر هیسترزیس گشتاور انجام ‌گیرد.نوسانات گشتاور به دلیل وجود پسماند کنترلر هیسترزیس رخ داده است. علاوه بر این، روش حلقه باز، مشاهده کامل یا روش‌های دیگر هستند که به منظور محاسبه نتایج زاویه شار استاتور در پیچیدگی زیاد محاسبات مورد استفاه قرار می‌گیرند. روش DTC براساس تکنیک ولت/فرکانس ثابت به منظور حذف مشکلات ذکر شده در بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش دارای ساختار کنترل ساده مانند DTC کلاسیک می‌باشد. در این روش از شار استاتور و خطای گشتاور به منظور تولید ولتاژ استاتور و فرکانس مرجع به جای استفاده از جدول سوئیچینگ بهینه استفاده می‌شود. به منظور بررسی و درک این تکنیک کنترل، این مقاله این روش را مدلسازی و شبیه‌سازی کرده است. در این روش از مدل ریاضی موتور القایی سه‌فاز، مدل ریاضی مدولاسیون بردار فضایی اینورتر و مدل ریاضی دامنه شار استاتور و گشتاور استفاده شده است. سیستم کلی کنترل سرعت در سیمولینک متلب مدلسازی و شبیه‌سازی شده است.

بلوک دیاگرام سیستم درایو موتور القایی پیشنهاد شده در شکل زیر نشان داده شده است.

درایو موتور القایی سیمولینک متلب

 

گشتاور و دامنه شار پیوندی استاتور مستقیماً با نسبت بین اندازه ولتاژ استاتور و فرکانس استاتور متناسب است. برای کنترل سرعت موتور، اندازه ولتاژ استاتور به منظور کنترل گشتاور استفاده شده است به دلیل اینکه تغییرات اندازه ولتاژ استاتور، گشتاور را به نسبت بیشتر از اندازه شار استاتور تحت تاثیر قرار می‌دهد. و نسبت بین دامنه ولتاژ استاتور و فرکانس استاتور ثابت نگه داشته می‌شود به منظور اینکه کنترل اندازه شار استاتور ثابت بماند. از این رو، اندازه ولتاژ مرجع استاتور از کنترلر گشتاور بدست می‌آید و خروجی کنترلر اندازه شار استاتور، فرکانس استاتور یا زاویه استاتور است که فرکانس استاتور یکپارچه است. هر دو این مقایر به مدولاسیون بردار فضایی (SVM) به منظور تولید الگوی سوئیچینگ برای سویچینگ کلیدهای اینورتر فرستاده می‌شود. براساس ساختار کنترل، موتور القایی قفس سنجابی در دستگاه مرجع ساکن مطابق روبط زیر مدل می‌شود.

معادلات موتور القایی قفس سنجابی

 

مدل شبیه‌سازی شده سیستم کنترل سرعت پیشنهادی در شکل زیر نشان داده شده است.

کنترل سرعت موتور القایی در متلب

 

پاسخ سرعت تحت شرایط بی‌باری و بار کامل در شکل زیر نشان داده شده است. بعد از 0.5 ثانیه به سرعت مرجع rpm 1500 می‌رسد. بعد از 0.6 ثانیه موتور با بار نامی بارگذاری می‌شود، در ابتدا سرعت افت کرده اما بعد از آن سرعت دوباره به سرعت مرجع رسیده است. در 0.8 ثانیه موتور بی‌بار شده است، سرعت تقریبا بدون تغییر مانده است. پاسخ گشتاور در زمان کوتاهی به گشتاور خواسته شده توسط بار مکانیکی رسیده است. این نتایج نشان می‌دهند که سیستم درایو پیشنهاد شده پاسخ خوب و سریعی دارد.

 

گروه مشاورین ولتا با در اختیار داشتن گروهی از دانشجویان متخصص در زمینه ماشین‌های الکتریکی و درایو، آماده انجام پروژه و پایان نامه برق قدرت در زمینه ماشین‌های الکتریکی و درایو می‌باشد. جهت سفارش انجام پروژه و پایان نامه و شبیه سازی انواع ماشین‌های DC، القایی و سنکرون و درایو ماشین‌های الکتریکی با ما تماس بگیرید.

voltamoshaver@gmail.com

09374305423


مطالب مرتبط...

هیچ نظری تا کنون برای این مطلب ارسال نشده است، اولین نفر باشید...

ابزار وبمستر

ابزار وبمستر