خانه / فنی و مهندسی / برق / دانلود پایان نامه با عنوان کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

پایان نامه کارشناسی ارشد با عنوان کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

 

موضوع:

کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت
جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی برق –  قدرت


چکیده

موتور‌های القایی به صورت وسیعی در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین خاطر توجه زیادی به طراحی و توسعه کنترل آن شده است. عملکرد سطح بالای کنترل درایوهای موتورهای القایی با روشی به نام کنترل جهت‌یابی میدان به دست آمده است. امروزه درایوهای AC مبتنی بر کنترل تمام دیجیتال در تمامی سطوح کاربردی به یک تکنولوژی بالا دست یافته‌اند. در این بین قسمتی از پژوهش‌ها بر روی حذف حس‌گر سرعت روی محور ماشین بدون اثر منفی بر عملکرد دینامیکی سیستم کنترل درایو متمرکز گردیده است. از مزایای درایوهای موتور القایی بدون حس گر سرعت می‌توان به اندازه کوچکتر درایو، حذف سیم‌های حس‌گر، قیمت پایین‌تر و افزایش قابلیت اعتماد در عملکردهای سطح بالا اشاره نمود.

در این پایان‌نامه بعد از معرفی کنترل برداری موتورهای القایی و روش‌های متداول کنترل بدون حس‌گر سرعت آن ها،  به کمک روش سیستم تطبیقی مدل مرجع، یک تخمین‌گر سرعت که با نمونه‌گیری از جریان‌های استاتور سرعت موتور را تخمین می‌زند ارائه می‌گردد. در پایان جزئیات مراحل شبیه‌سازی سیستم درایو و نتایج حاصل از گزارش شده است و همچنین زمینه‌هایی برای انجام مطالعات آتی پیشنهاد شده است.

کلمات کلیدی: کنترل جهت‌یابی میدان، کنترل سرعت بدون حس‌گر، تخمین‌گر سرعت، سیستم تطبیقی مدل مرجع.

 

فهرست عناوین صفحه

۱‌.۱‌   مقدمه        ۲

۱‌.۲‌   کنترل جهت یابی میدان موتورهای القایی ۳

۱‌.۲‌.۱‌  تبدیل متعامد ۴

۱‌.۲‌.۲‌  تبدیل کلارک ۶

۱‌.۲‌.۳‌  تبدیل پارک و معکوس تبدیل پارک ۶

۱‌.۳‌   مدل دینامیکی موتور القایی ۸

۱‌.۴‌ طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان ۱۲

۱‌.۵‌   کنترل مستقیم جهت یابی میدان ۱۴

۱‌.۶‌   کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان ۱۶

۱‌.۷‌   کنترل سرعت متغیر ماشین القایی ۱۷

۱‌.۸‌   تکنولوژی کنترل بدون حس‌گر سرعت ماشین‌های القایی ۱۹

۲‌.۱‌   مقدمه        ۲۵

۲‌.۲‌ دینامیک ماشین ۲۵

۲‌.۲‌.۱‌ معادلات اساسی ۲۵

۲‌.۲‌.۲‌ دیاگرام گذر سیگنال مختلط ۲۷

۲‌.۲‌.۳‌ محدودیت‌ها ۲۸

۲‌.۳‌ درایوهایی برای تعدیل نیازمندی‌های دینامیکی ۳۰

۲‌.۳‌.۱‌ تخمین بر اساس نیروی ضدمحرکه ۳۰

۲‌.۳‌.۲‌ کنترل ولت بر هرتز ثابت ۳۳

۲‌.۳‌.۳‌ تخمین سرعت بر پایه هارمونیک‌های فضایی ۳۵

۲‌.۴‌ عملکرد سطح بالای درایوها ۳۶

۲‌.۴‌.۱‌ جهت‌یابی میدان رتور ۳۶

۲‌.۴‌.۲‌ سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 39

2‌.۴‌.۳‌ کنترل پیش خور (فید فوروارد) ولتاژهای استاتور ۴۲

۲‌.۴‌.۴‌ تخمین شار رتور و جریان گشتاور ۴۶

۲‌.۴‌.۵‌ جهت یابی شار استاتور ۴۸

۲‌.۵‌ رؤیت‌گرهای تطبیقی ۵۲

۲‌.۵‌.۱‌ رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل ۵۲

۲‌.۵‌.۲‌ رؤیتگر مد لغزشی ۵۴

۲‌.۵‌.۳‌ کالمن فیلتر توسعه یافته ۵۵

۲‌.۵‌.۴‌  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته ۵۶

۲‌.۶‌ تخمین‌گرهای هوشمند ۵۷

۲‌.۶‌.۱‌ تخمین‌گر عصبی سرعت آموزش بلادرنگ ۵۷

۲‌.۶‌.۲‌ تخمین‌گر مبتنی بر کنترل کننده فازی ۵۹

۲‌.۷‌ انتخاب الگوریتم تخمین سرعت بدون حس‌گر ۶۰

۳‌.۱‌   مقدمه        ۶۲

۳‌.۱‌.۱‌ کنترل تطبیقی ۶۲

۳‌.۱‌.۲‌ روش‌های کنترل تطبیقی ۶۳

۳‌.۲‌ روش های کنترل برداری موتور القایی بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS 66

3‌.۲‌.۱‌ کنترل برداری موتور القایی بدون حس‌گر سرعت در سرعت‌های خیلی پایین ۶۶

۳‌.۲‌.۱‌.۱‌     سیستم کنترل ۶۶

۳‌.۲‌.۱‌.۲‌     موتور القایی ۶۷

۳‌.۲‌.۱‌.۳‌     کنترل مجزا ۶۸

۳‌.۲‌.۱‌.۴‌     مدل شار رتور ۶۹

۳‌.۲‌.۱‌.۵‌     استراتژی کنترل ۷۳

۳‌.۲‌.۲‌ کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر شار رتور ۷۵

۳‌.۲‌.۳‌ کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر نیروی ضد محرکه الکتریکی (bemf) 78

3‌.۲‌.۴‌ MRAC پیشنهادی مبتنی بر جریان های استاتور ۷۹

۴   مقدمه ۸۴

۴‌.۱‌   شبیه‌سازی کنترل برداری بدون حس‌گر سرعت موتور القایی ۸۴

۴‌.۱‌.۱‌  مدل‌سازی موتور القایی ۸۴

۴‌.۱‌.۲‌  مدل منبع تغذیه – اینورتر ۸۶

۴‌.۱‌.۳‌  مدل سیستم کنترل ۸۶

۴‌.۲‌   اعمال ورودی‌ها و بررسی نتایج ۹۱

۵٫۱   نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات  …………………………………………………………………………….۱۰۴

مراجع       ۱۰۵

 

 

 

 

 

فهرست اشکال صفحه

شکل ‏۱‌-‌‌۱-  بردار فضایی جریان استاتور. ۵

شکل ‏۱‌-‌‌۲- تبدیل پارک. ۷

شکل ‏۱‌-‌‌۳- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی. ۱۱

شکل ‏۱‌-‌‌۴- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان. ۱۳

شکل ‏۱‌-‌‌۵- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان. ۱۴

شکل ‏۱‌-‌‌۶- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان. ۱۶

شکل ‏۲‌-‌‌۱- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی، متغیرهای حالت: جریان استاتور و شار رتور. ۲۸

شکل ‏۲‌-‌‌۲- تخمین گر فرکانس رتور بر اساس بردار  نیروی ضد محرکه؛ N: صورت کسر. ۳۲

شکل ‏۲‌-‌‌۳- سیستم کنترل درایو با استفاده از تخمین گر  به کار رفته در شکل (۲-۴). ۳۲

شکل ‏۲‌-‌‌۴- درایو بدون حس گر برای محدود کردن عملکرد دینامیکی (زیر نویس R: مقدار نامی). ۳۴

شکل ‏۲‌-‌‌۵- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی : جریان های استاتور اجباری. ۳۷

شکل ‏۲‌-‌‌۶- گذر سیگنال در جهت یابی میدان رتور. ۳۸

شکل ‏۲‌-‌‌۷- سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت. ۳۹

شکل ‏۲‌-‌‌۸- کنترل کننده سرعت و جریان برای تخمین‌گرMRAS؛ CRPWM: PWM تنظیم‌کننده جریان. ۴۱

شکل ‏۲‌-‌‌۹- کنترل فید فوروارد ولتاژهای استاتور، جهت‌یابی شار رتور. ۴۳

شکل ‏۲‌-‌‌۱۰- کانال های جبران (خطوط ضخیم در A و B) برای سیستم کنترل سرعت بدون حس گر شکل (۲-۹). ۴۴

شکل ‏۲‌-‌‌۱۱- کنترل سرعت بدون حس گر بر اساس تخمین مستقیم isq . 46

شکل ‏۲‌-‌‌۱۲- تخمین گر شار رتور برای ساختمان شکل (۲-۱۱). ۴۷

شکل ‏۲‌-‌‌۱۳- دیاگرام گذر سیگنال موتور القای ، جریان های اجباری استاتور ؛ متغیرهای حالت : جریان استاتور ، شار استاتور. خطوط نقطه چین سیگنال های صفر در جهت یابی میدان استاتور را بیان می کند. ۴۹

شکل ‏۲‌-‌‌۱۴-  کنترل ماشین در جهت یابی شار استاتور با استفاده از مجزا کننده دینامیکی خارجی. ۵۰

شکل ‏۲‌-‌‌۱۵-  تخمین گر سرعت و فرکانس رتور برای کنترل سیستم شکل (۲-۱۴)؛ N : صورت کسر. ۵۱

شکل ‏۲‌-‌‌۱۶-  رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل. ۵۲

شکل ‏۲‌-‌‌۱۷-  جبران گر مد لغزشی . جبران گر به مدل ماشین شکل (۲-۱۶) به فرم یک رؤیتگر مد لغزشی متصل می‌شود. ۵۴

شکل ‏۲‌-‌‌۱۸-  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته ؛ بلوک MRAS در ساختمان شکل (۲-۷) وجود دارد. ۵۶

شکل ‏۲‌-۱۹-  ساختار تخمین گر عصبی سرعت. ۵۸

شکل ‏۳‌-‌‌۱-  نمودار بلوکی سیستم تطبیقی. ۶۳

شکل ‏۳‌-‌‌۲-  نمودار بلوکی جدول بندی بهره. ۶۳

شکل ‏۳‌-‌‌۳-  نمودار بلوکی رگولاتور خود تنظیم. ۶۴

شکل ‏۳‌-‌‌۴-  نمودار بلوکی کنترل دوگان. ۶۵

شکل ‏۳‌-‌‌۵-  نمودار سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 65

شکل ‏۳‌-‌‌۶-  بلوک دیاگرام سیستم کنترل. ۶۷

شکل ‏۳‌-‌‌۷-  محاسبه  و . ۷۱

شکل ‏۳‌-‌‌۸-  محاسبه شارهای تخمینی رتور. ۷۳

شکل ‏۳‌-‌‌۹-  بلوک دیاگرام تخمین گر سرعت رتور. ۷۵

شکل ‏۳‌-‌‌۱۰-  بلوک دیاگرام کنترل برداری بدون حسگر سرعت. ۷۶

شکل ‏۳‌-‌‌۱۱-  ساختمان تخمین سرعت رتور با استفاده از MRAC. 77

شکل ‏۳‌-‌‌۱۲-  ساختمان طرح تخمین سرعت با استفاده از جریان های استاتور. ۸۲

شکل ‏۴‌-‌‌۱-  شمای گرافیکی مدل موتور القایی. ۸۵

شکل ‏۴‌-‌‌۲-  شمای گرافیکی مدل اینورتر کنترل باند تلرانس جریان. ۸۶

شکل ‏۴‌-‌‌۳-  شمای کلی سیستم کنترل. ۸۷

شکل ‏۴‌-‌‌۴-  شمای گرافیکی طرح کلی تولید پالس‌های اینورتر. ۸۸

شکل ‏۴‌-‌‌۵-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده شار رتور. ۸۸

شکل ‏۴‌-‌‌۶-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده بردارهای یکه. ۸۹

شکل ‏۴‌-‌‌۷-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . ۸۹

شکل ‏۴‌-‌‌۸-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . ۸۹

شکل ‏۴‌-‌‌۹-  شمای گرافیکی زیر سیستم تخمین‌گر سرعت. ۹۰

شکل ‏۴‌-‌‌۱۰-  سرعت واقعی و تخمینی. ۹۱

شکل ‏۴‌-‌‌۱۱-  اختلاف سرعت واقعی و تخمینی. ۹۱

شکل ‏۴‌-‌‌۱۲- الف-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. ۹۲

شکل ‏۴‌-‌‌۱۲- ب-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. ۹۳

شکل ‏۴‌-‌‌۱۲- پ-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. ۹۳

شکل ‏۴‌-‌‌۱۲- ت-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. ۹۴

شکل ‏۴‌-‌‌۱۳- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95

شکل ‏۴‌-‌‌۱۳- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95

شکل ‏۴‌-‌‌۱۳- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96

شکل ‏۴‌-‌‌۱۳- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96

شکل ‏۴‌-‌‌۱۴- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97

شکل ‏۴‌-‌‌۱۴- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97

شکل ‏۴‌-‌‌۱۴- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98

شکل ‏۴‌-‌‌۱۴- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98

شکل ‏۴‌-‌‌۱۵- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99

شکل ‏۴‌-‌‌۱۵- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99

شکل ‏۴‌-‌‌۱۵- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100

شکل ‏۴‌-‌‌۱۵- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100

شکل ‏۴‌-‌‌۱۶- نمودار جریان‌‌های مرجع در محورهای d-q. 101

شکل ‏۴‌-‌‌۱۷- نمودار ولتاژ خطی فازهای a-b. 102

شکل ‏۴‌-‌‌۱۸- نمودار گشتاور الکترومغناطیسی. ۱۰۲

 

 

فهرست جداول صفحه

جدول ‏۴‌-‌‌۱- مقادیر پارامترهای موتور القایی ……………………………………………………………………………………….  ۸۵

 

قاعده کلی کنترل برداری یا

 کنترل جهت یابی میدان موتور القایی (FOC)

 

 

1-1-مقدمه

 ماشین‌های القایی نسبتاً ارزان و مقاوم هستند زیرا آن‌ها را می‌توان بدون حلقه‌های لغزان یا کموتاتور ساخت. این ماشین‌ها بصورت گسترده ای در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. بدین خاطر باید توجه بیشتری به کنترل موتور القایی برای شروع به کار ، ترمز کردن ، عملکرد چهار ناحیه ای و غیره نمود. کنترل حلقه باز ماشین با فرکانس متغیر ممکن است هنگامی که موتور عملکردی در گشتاور پایدار با نیاز به تنظیم سرعت دارد، درایو با تغییر سرعت رضایت بخشی را ارائه دهد. اما زمانی که به یک درایو با پاسخ دینامیکی سریع و سرعت صحیح یا کنترل گشتاور نیاز است یک کنترل حلقه باز، رضایت بخش نیست. بنابراین نیاز است که موتور در مد حلقه بسته عمل کند. عملکرد دینامیکی سیستم درایو ماشین القایی روی عملکرد کلی سیستم اثر زیادی می‌گذارد. از آن جایی که کنترل موتور القایی یک مدل غیر خطی دارد، انجام آن، یک کار مشکل می‌باشد. چرا که متغیرهای رتور به ندرت قابل اندازه گیری هستند و پارامترهای آن تحت شرایط کار تغییر می‌کنند. برای کنترل سرعت موتور القایی از چندین تکنیک استفاده می‌شود.این طرح می‌تواند به دو گروه اصلی تقسیم بندی شود:

قیمت:   ۱۲۰۰۰ تومان

 

فرمت

مطلب مشابه

دانلود پایان نامه با عنوان تئوری تئوکراسی و قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران

  عنوان: تئوری تئوکراسی و قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران فهرست مطالب عنوان                                                                                                                          صفحه …