مروری بر کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور 37 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 40

مروری بر کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور

در گذشته ، موتورهای جریان مستقیم (DC ) ، بیشترین کاربرد را در سیستمهای کنترل سرعت و موقعیت داشتند . دلیل اصلی مهندسان طراح محرکه های الکتریکی برای استفاده از این موتورها ، سادگی کنترل شار و گشتاور بوده است . به خصوص استفاده از موتورهای جریان مستقیم با تحریک جداگانه بسیار معمول بوده است چراکه با ثابت نگه داشتن شار و کنترل جریان آرمیچر به سادگی کنترل گشتاور امکان پذیر است .

بر خلاف ساده بودن کنترل ، این موتورها معایبی نیز دارند که از وجود کموتاتورها و جاروبکها در این موتورها ناشی می شود . به دلیل وجود جرقه جاروبکهای موتورهای جریان مستقیم هرچند مدت یک بار نیاز به بازبینی دارند ودر محیطهایی که احتمال انفجار وجود دارد قابل استفاده نمی باشند . علاوه بر این موتورهای جریان مستقیم در سرعتهای بالا نمی توانند کار کنند چرا که با بالا رفتن سرعت ، زمان کموتاسیون پیچکها کم شده و ولتاژ القایی درآنها بالا می رود ، در نتیجه جرقه های شدیدی درموتور ایجاد می شود .

استفاده از موتورهای جریان متناوب ،مسائل و مشکلات مذکور برای موتورهای جریان مستقیم را ندارند . ساختمان این موتورها نسبت به موتورهای DC ساده تر بوده و نگهداری آنها نیز راحت تر می باشد . بدلیل داشتن حجم کوچکتر در توان برابر در مقایسه با موتورهای DC ،موتورهای جریان متناوب می توانند در توانهای بالا با جرم کمتر استفاده شوند .

دو عامل هزینه انرژی و پیشرفت سریع ادوات الکترونیک قدرت باعث شده تا استفاده از موتورهای جریان متناوب روزافزون شود . موتورهای جریان متناوب بدلیل داشتن راندمان بالا ، تلفات انرژی را کاهش می دهند. از سوی دیگر پایین آمدن قیمت ادوات الکترونیک قدرت باعث شده تا استفاده از آنها در کنترل موتورهای جریان متناوب مقرون به صرفه باشد

علاوه بر اینها استفاده از میکروکنترلها و پروسسورهای بسیار سریع باعث شده تا در کاربردهایی که فقط موتورهای جریان مستقیم استفاده می شدند نیز بتوان از موتورهای جریان متناوب باعملکرد مطلوب استفاده کرد .در سالهای اخیر ،شرکتهای بزرگ سازنده محرکه های الکتریکی از کشورهای مختلف دنیا کمک های زیادی به توسعه محرکه های AC کرده و محصولات فراوان تا رنجهای توان بسیار زیاد برای انواع موتورهای AC ( سنکرون وآسنکرون) به بازار عرضه داشته اند .

دو روش اصلی برای کنترل موتورهای جریان متناوب وجود دارد که در کاربردهای با دقت زیاد وعملکرد سریع استفاده می شوند :

روش کنترل برداری (FOC )

روش کنترل مستقیم گشتاور(DTC )

محرکه هایی که بر اساس روش کنترل برداری کار می کنند نخستین بار در آلمان در سه دهه قبل توسط blashke,hasse,Leonard معرفی شدند .شکل (1-1) بلوک دیاگرام کنترل برداری با فرمان شارو گشتاور را نشان می دهد . محور d ماشین روی بردار شار روتور قرار داده می شود که خود این بردار با سرعتی برابر فرکانس استاتور می چرخد .مقادیر خطای شار و گشتاور به ترتیب فرمانهای را تولید می کنند که این مقادیر به صورت مجزا قادر به کنترل شار و گشتاور هستند .

همانطور که از بلوک دیاگرام مشخص است ،موقعیت بردار شار جهت تبدیل دستگاه چرخان سه فاز به دستگاه چرخان d-p موردنیاز است لذا از سنسور سرعت استفاده شده است .

روش کنترل مستقیم گشتاور که به طور خاص در این پایان نامه مورد بررسی قرار می گیرد ، حدودا 15 سال است که از ابداع آن می گذرد. این روش در ابتدا در ژاپن توسط آقای ناکاهاشی ودر آلمان توسط آقای دپنبرگ معرفی شد . هر چند که تا به حال شرکتهای صنعتی معدودی محصول تجاری این روش را به بازار عرضه کرده اند ولی پیش بینی می شود که شرکت های بیشتری در آینده محرکه های صنعتی را که بر اساس روش کنترل مستقیم گشتاور کار می کنند ، به بازار عرضه نمایند .

مهمترین مزایای روش کنترل مستقیم گشتاور را می توان به شرح ذیل بر شمرد :

عدم نیاز به تبدیل دستگاه سه فاز abc به دستگاه چرخان :

این خصوصیت درصورتیکه فقط کنترل گشتاور و شار مد نظر باشد منجر به حذف سنسور سرعت خواهد شد. این درحالی است که اکثر محرکه هایی که با روش کنترل برداری کار می کنند نیاز به سیگنال سرعت یا موقعیت دارند .

عدم نیاز به کنترلر PWM :

بر خلاف روش کنترل برداری ، این روش نیاز به کنترلر PWM ندارد و لذا از جهت سخت افزاری پیاده سازی آن ساده تر است .

عدم نیاز به کنترل کننده های PI :

در صورتیکه کنترل گشتاور و شار مدنظر باشد فقط به دو کنترل کننده هیسترزیس نیاز خواهیم داشت . این در حالیست که در کنترل برداری حداقل به دو کنترل کننده PI نیاز داریم که تنظیم کردن ضرائب آن خالی از مشکل نیست .

عدم نیاز به بلوک مجزا کننده ( دیکوپلینگ ) ولتاژهای q,d :

در کنترل برداری با اینوتر منبع ولتاژ نیاز داریم که ولتاژهای q,d ازهم مجزا شوند لیکن در DTC با مولفه های ولتاژ سرو کار نداریم لذا نیازی به بلوک دیکوپلینگ نمی باشد .

مقاوم بودن سیستم کنترل به تغییر پارامترهای ماشین به جز مقاومت استاتور :

تنها پارامتر مورد نیاز ماشین در این روش مقاومت استاتور است .

در بررسی انجام شده بر روی روش کنترل مستقیم گشتاور به معایب آن نیز اشاره شده است از جمله اینکه :

مشکل داشتن در سرعتهای پایین ودر هنگام راه اندازی :

به خاطر بالا بودن جریان راه اندازی و در نتیحه زیاد بودن افت ولتاژ روی مقاومت استاتور ،تخمین شار دقیق نخواهد بود .

تخمین شار و گشتاور : این مشکل در مورد کنترل برداری نیز وجود دارد .