8943

8943

تحليل ديناميكي، طراحي و پيادهسازي كنترلكنندة موتور القائي سهفاز بر مبناي تئوري اختلال با در نظر گرفتن تلفات و اشباع هسته

دكتري

برق

تابستان 1390

تابستان 1390

دكتر اديب ابريشميفر

دكتر فرزاد رجايي سلماسي

چكيده هدف از اين رساله ارائۀ يك سيستم كنترل جديد بههمراه يك مشاهدهگرسرعت دقيق ميباشد. اين سيستم كنترل بهگونهاي طراحي شده است كه در رنج وسيعي از سرعت كار كند. ابتدا مدلهاي مختلف موتور القايي مورد بررسي قرار گرفت و از بين مدلهاي مختلف مدل مناسب ماشين القايي بهدست آمد. تلفات هسته عموماً در مدل القايي صرفنظر ميشود كه اين كار سبب ميشود گشتاور مرجع پس از مدتي از مقدار نامي خود كمتر شده و سبب ايجاد خطا در سيستم تخمين سرعت ميگردد. بنابراين به معرفي يك مدل مناسب براي موتور القايي با در نظر گرفتن تلفات هسته پرداختيم. در اين مدل تلفات هسته به صورت يك مقاومت وابسته به فركانس موازي با رلوكتانس مغناطيسكنندگي هسته مدل شده است. سپس يك مشاهدهگر غيرخطي براي تخمين سرعت ارائه ميدهيم. اين مشاهدهگر با استفاده از سرعت موتور را تخمين ميزند. اين تخمين سرعت در رنج DC اندازهگيري جريان موتور و ولتاژ لينكوسيعي از سرعت كه شامل سرعتهاي نزديك به سرعت صفر تا ناحيۀ تضعيف ميدان ميباشد انجام مي- شود. همچنين اين مشاهدهگر پارامترهاي موتور و دامنۀ شار روتور را نيز محاسبه مينمايد. پارامترهاي موتور در حين عملكرد سيستم دچار تغيير ميشوند و تخمين درست آنها سبب افزايش كارايي سيستم كنترل ميگردد. با استفاده از تابع لياپانوف پايداري مشاهدهگر سرعت اثبات ميگردد. ضرايب مشاهدهگر بايد به گونهاي تنظيم گردند تا زمان رسيدن به مقدار نهايي كوتاه باشد. در اين حالت بايد اين ضرايب را بزرگ انتخاب كرد. اگر اين ضرايب خيلي بزرگ باشند سبب نوساني شدن سيستم كنترل ميشوند. براي تنظيم مناسب ضرايب مشاهدهگر از الگوريتم ژنتيك استفاده ميشود. اين الگوريتم بهگونهاي كار ميكند تا خطاي تخمين صفر گردد. تخمين دامنۀ شار براي جلوگيري از اشباع هسته ضروري ميباشد. در سرعت- هاي پايين و در گشتاور بار بالا، شار موتور اشباع ميشود و تخمين سرعت دچار مشكل ميگردد. براي جلوگيري از اين موضوع دامنۀ شار روتور براي سيستم كنترل فرستاده ميشود. در اين رساله يك سيستم كنترل بر اساس تئوري اختلال منفرد ارائه شده است. كه اين سيستم كنترل با استفاده از خروجيهاي مشاهدهگر غيرخطي شامل سرعت، دامنۀ شار روتور و پارامترهاي ماشين، جريان مولد شار و گشتاور را توليد مينمايد و با استفاده از آن ولتاژ سه فاز مرجع موتور بهدست ميآيد. در روش كنترل ارائه شده بر پايۀ تئوري اختلال منفرد، سيستم به دو زير سيستم تند و كند (كه مقدار بسيار كوچكي است) استفاده e تقسيم ميگردد. براي اين تقسيمبندي از پارامتر اغتشاشي ميگردد. اين پارامتر ناشي از تزويج زير سيستم مكانيكي و الكتريكي ميباشد. با استفاده از تئوري اختلال منفرد، مدل كاهشي براي سيستم بهدست ميآيد. پايداري مدل كاهشي با استفاده از قضيۀ لياپانوف اثبات ميگردد. با استفاده از قضاياي تئوري اختلال منفرد پايداري سيستم كل از روي پايداري سيستم كاهشي اثبات ميشود. در ادامه با استفاده از نرمافزار مطلب، سيستم كنترل به صورت كلي شبيهسازي ميگردد. اين شبيهسازيها در حالتهاي مختلف سرعت و همچنين تغيير پارامترهاي موتور براي بررسي كارايي سيستم درايو ارائه ميگردد. براي بررسي بهتر، سيستم به صورت سخت افزاري پيادهسازي شده و نتايج سختافزاري نيز حاصل شده است. نتايج سختافزاري صحت عملكرد سيستم را اثبات ميكند.