شماره ركورد
34132
پديد آورنده
علي حدادي
عنوان
طراحي و شبيه سازي روش كنترل زاويه شار به منظور افزايش بازده در موتورهاي القايي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/06/30
استاد راهنما
دكتر داود عرب خابوري
استاد مشاور
-
دانشكده
برق
چكيده
اين پژوهش با هدف بررسي
جامع و تحليل روشهاي مختلف بهينهسازي تلفات در موتورهاي الكتريكي، بهويژه در زمينه
سيستمها و روشهاي كنترلي انجام گرفتهاست. با توجه به اهميت روزافزون كاهش تلفات
انرژي در سامانههاي الكترومكانيكي و افزايش بازدهي عملكردي آنها، شناخت دقيق روشهاي
كنترلي مؤثر بر كاهش تلفات از اهميت بالايي برخوردار است.
در گام نخست، مباني نظري
مرتبط با تلفات انرژي در موتورهاي الكتريكي مورد بررسي قرار گرفته و انواع مختلف
تلفات شامل تلفات مسي، تلفات آهني، تلفات مكانيكي مورد تحليل قرار گرفتهاند. سپس
روشهاي كنترلي مؤثر در كاهش اين تلفات، شامل روشهاي قديمي مانند كنترل برداري و
كنترل مستقيم گشتاور و همچنين روشهاي نوين مانند كنترل پيشبين مبتني بر مدل، به
عنوان بستري براي بهكارگيري بهينهسازيها، بررسي شدهاند. در اين تحقيق، تلاش
شدهاست تا با تحليل پژوهشهاي انجامشده در سالهاي اخير، نقاط قوت و كاستيهاي
هر روش بهصورت مقايسهاي ارزيابي شود و ضرورت ارائه روشهاي تركيبي و دقيقتر براي
كنترل موتورهاي القايي تبيين گردد.
در ادامه، يك روش كنترلي
مبتني بر كنترل زاويه شار بهعنوان راهكاري نوين براي كاهش تلفات در موتور القايي
طراحي، شبيهسازي و پيادهسازي شدهاست. اين روش با بهرهگيري از مدل ديناميكي دقيق
موتور، امكان كنترل بهينه وضعيت شار در موتور را فراهم ساخته و در نتيجه، تلفات
ناشي از اشباع مغناطيسي و جريانهاي گردابي بهطور محسوسي كاهش يافتهاند. شبيهسازيهاي
انجامشده در محيط MATLAB/Simulink نتايج رضايتبخشي از كارايي اين روش در
بهبود پاسخ ديناميكي و كاهش مصرف انرژي ارائه دادهاند.
افزون بر اين، يك ساختار پيشرفته
از كنترل پيشبين مبتني بر مدل توسعه داده شدهاست كه در آن، زاويه شار بهعنوان يك
متغير كنترلي جديد وارد ساختار كنترل شدهاست. اين روش كه بهصورت ترتيبي و مرحلهبهمرحله
پيادهسازي شده، با بهرهگيري از مدل پيشبينيشده سيستم و محدوديتهاي عملياتي،
توانسته است عملكرد كنترلي سيستم را بهبود بخشد و كنترل دقيقتري بر روي پارامترهاي
حياتي مانند گشتاور و شار اعمال نمايد. يكي از مزاياي بارز اين روش، افزايش انعطافپذيري
و دقت در تنظيم متغيرهاي كنترلي است كه در نهايت به كاهش بيشتر تلفات و عملكرد
قابلاطمينانتر در شرايط كاري مختلف منجر شدهاست.
نتايج آزمايشگاهي و تحليلهاي
انجامشده در اين پژوهش، مؤيد اثربخشي روشهاي ارائهشده در مقايسه با روشهاي قديمي
كنترل موتور القايي ميباشد. در نهايت، اين پژوهش نشان ميدهد كه تركيب رويكردهاي
نوين در كنترل زاويه شار با ساختارهاي پيشرفته كنترل پيشبين، ميتواند راهكاري
مؤثر براي بهينهسازي عملكرد موتورهاي الكتريكي و دستيابي به سيستمهاي كنترلي با
بازدهي بالاتر باشد. اين يافتهها ميتوانند مبنايي براي توسعهي نسل جديدي از درايوهاي
هوشمند و بهينه در صنايع مختلف فراهم آورند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/17
عنوان به انگليسي
Design and simulation of the flux angle control method in order to increase efficiency in induction motors
تاريخ بهره برداري
9/21/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي حدادي
چكيده به لاتين
This research aims to
conduct a comprehensive study and analysis of various loss minimization methods
in electric motors, with a particular focus on control systems and strategies.
Given the increasing importance of reducing energy losses in electromechanical
systems and enhancing their operational efficiency, a precise understanding of
control methods that effectively contribute to loss reduction is of critical
significance.
As an initial step, the
theoretical foundations related to energy losses in electric motors are
examined, and different types of losses—including copper losses, iron losses,
and mechanical losses—are analyzed. Subsequently, control techniques that play
a vital role in minimizing these losses are reviewed. These include traditional
approaches such as vector control and direct torque control, as well as modern
methods like model predictive control (MPC), which serve as effective platforms
for implementing optimization strategies. This research endeavors to provide a
comparative analysis of recent studies in this field, identifying the strengths
and limitations of each method and highlighting the necessity of developing
more precise and hybrid control schemes for induction motors.
A novel control approach
based on flux angle control is then designed, simulated, and implemented as an
effective strategy for loss minimization in induction motors. By employing an
accurate dynamic model of the motor, this method enables optimal control over
the magnetic flux distribution within the motor, resulting in a significant
reduction in losses due to magnetic saturation and eddy currents. Simulations
conducted in MATLAB/Simulink demonstrate the effectiveness of this approach in
improving dynamic performance and reducing energy consumption.
Moreover, an advanced
structure of model predictive control has been developed in which the flux
angle is introduced as a new control variable. Implemented in a sequential,
step-by-step manner, this method utilizes the predictive model of the system
along with operational constraints to enhance control performance and achieve
more precise regulation of critical variables such as torque and flux. One of
the main advantages of this approach is its increased flexibility and accuracy
in adjusting control parameters, ultimately leading to further loss reduction,
improved system stability, and more reliable operation under varying load
conditions.
Experimental results and
analyses conducted throughout this research confirm the superiority and
effectiveness of the proposed methods compared to conventional induction motor
control strategies. In conclusion, this study demonstrates that integrating novel
flux angle control approaches with advanced model predictive control frameworks
can provide a highly effective solution for optimizing electric motor
performance. These findings may serve as a foundation for the development of a
new generation of intelligent and energy-efficient drive systems in a wide
range of industrial applications.
كليدواژه هاي فارسي
موتور القايي , كنترل زاويه شار , بهينه سازي تلفات
كليدواژه هاي لاتين
Induction Motor , Flux Angle Control , Loss Minimization
Author
Ali Haddadi
SuperVisor
Davood A.Khaburi