مقاله در مورد کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القایی دو تغذیه و شیوه های بهبود عملکرد این روش

اختصاصی از فی توو مقاله در مورد کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای القایی دو تغذیه و شیوه های بهبود عملکرد این روش دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه137

بخشی از فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

1-1-  اهمیت کنترل موتور القایی. 2

1-2- محرکه های با کارایی بالا در کنترل موتورهای القایی  2

1-3- کنترل برداری موتور القایی. 2

1-4- کنترل مستقیم گشتاور. 2

1-5- اهمیت استفاده از ماشین القایی دو تغذیه. 2

فصل دوم: اصول کلی کنترل مستقیم گشتاور

2-1- مقدمه. 2

2-2- بردارهای اینورتر منبع ولتاژ سه فازه ) VSI ( 2

2-3- کنترل مستقیم شار :. 2

2-4- کنترل مستقیم گشتاور :. 2

2-5-تشکیل جدول کلید زنی. 2

فصل سوم: کنترل مستقیم گشتاور با دو جدول کلیدزنی

3-1- مدل VSI   . 2

3-2- مدل DFIM   . 2

3-3- مدل نهایی. 2

3-4- کنترل مستقیم گشتاور. 2

3-4-1- اصول DTC.. 2

3-4-2- DTC به کار رفته برای موتور القایی دو تغذیه. 2

3-5- نتایج آزمایش. 2

فصل چهارم: کاهش ریپل گشتاور در موتور القایی با جاروبک

4-1- موتور القایی دو تغذیه. 2

2- مطالعه تاثیر بردارهای ولتاژبر موتور القایی دو تغذیه-4  2

4-3- استراتژی DTC  پیشبین برای حداقل کردن ریپل گشتاور در فرکانس سوئیچینگ ثابت2

4-4- استراتژی کنترل DTC برای کاهش ریپل گشتاور و شار و فرکانس کلیدزنی کم. 2

4-5-کاهش تلفات توان در حالت کلید زنی. 2

4-6- نتایج شبیه سازی. 2

فصل پنجم: کنترل مستقیم گشتاور ژنراتور القایی دوتغذیه با ضریب توان قابل تنظیم روتور

5-1- مدل توربین بادی. 2

5-2- اصول کنترل مستقیم گشتاور. 2

5-3- کنترل ضریب توان قابل تنظیم روتور. 2

5-4- ارتباط میان ضریب توان استاتور و ضریب توان روتور  2

5-5- تعیین سیستم کنترل مستقیم گشتاور درDFIG.. 2

5-6- تخمین سکتور شار روتور. 2

5-7- انتخاب بردار ولتاژ روتور. 2

5-8-کنترل مستقیم گشتاور با ضریب توان قابل تنظیم استاتور  2

5-9- نتایج شبیه سازی. 2

فصل ششم: سنکرونیزم با شبکه برای ماشین­های القایی دو تغذیه توسط کنترل مستقیم گشتاور

6-1- مقدمه. 2

6-2- تشریح سیستم DFIG.. 2

6-2-1 DTC برای مبدل سمت روتور. 2

6-2 -2- کنترل برداری مبدل سمت منبع. 2

6-3- فرایند سنکرونیزم با شبکه. 2

6-4- کنترل مستقیم گشتاور برای ایجاد سنکرونیزم. 2

6-5- باز بست خودکار. 2

6-6- کنترل مستقیم گشتاور مجازی برای ماشینهای القایی دو تغذیه متصل به شبکه. 2

6-6-1- اصول کنترل مستقیم گشتاور مجازی. 2

6-7- نتایج شبیه سازی. 2

فصل هفتم: کنترل مستقیم گشتاور برای موتورهای القایی دو تغذیه بدون جاروبک

7-1- مقدمه. 2

7-2- ماشین مدل. 2

7-3- سرعت عملکرد سنکرون. 2

7-4- کنترل مستقیم گشتاور. 2

7-4-1- معادلات توصیف کننده مشتق شار و گشتاور. 2

7-4-2- جدول بردارهای ولتاژ. 2

7-5- استراتژی حداقل کردن ریپل گشتاور. 2

    7-6- نتایج شبیه سازی. 2

 نتیجه گیری. 2

  مراجع. 2

فصل اول: مقدمه

شکل 1-1- دسته بندی انواع روشهای کنترل موتور القایی ]2[... 2

فصل دوم: اصول کلی کنترل مستقیم گشتاور

شکل (2-1)- ساختار کلی اینورتر منبع ولتاژ.. 2

شکل 2-2- بردارهای ولتاژ فضایی کلید زنی اینورتر در DTC پایه   2

شکل 2-3- بردارهای ولتاژ برای افزایش یا کاهش شار استاتور   2

شکل 2-4- انتخاب بردارهای ولتاژ برای کنترل شار استاتور در باند هیسترزیس   2

شکل 2-5-  مقایسه گر هیسترزیس دو سطحی کنترل شار.. 2

شکل 2-6- شکل موجهای شار استاتور و خطای آن و پاسخ مقایسه گر هیسترزیس   2

شکل 2-7- تغییرات زاویه بین شار روتور و استاتور.. 2

شکل 2-8- مقایسه گر هیسترزیس سه سطحی کنترل گشتاور.. 2

شکل 2-9- تاثیر انتخاب بردارهای ولتاژ در صورتی که شار استاتور در سکتور k باشد ]4[... 2

فصل سوم: اصول کلی کنترل مستقیم گشتاور

شکل 3-1- نمایش اینورتر و سیم پیچ های متصل به آن.. 2

شکل 3-2- نمایش بردار های ولتاژ تولید شده توسط اینورتر دو سطحی   2

جدول3-1- بردارهای ایجاد شده توسط کلیدزنیهای مختلف در اینورتر دو سطحی   2

شکل 3-3- نمایش سیم پیچ های موتور القایی دو تغذیه در قاب مرجع دو فاز   2

شکل 3-4- بلوک دیاگرام معادل سیم پیچ های ماشین القایی دو تغذیه   2

شکل 3-5- نمایش ماشین القایی دو تغذیه و مبدل های متصل به آن   2

شکل 3- 6- نمایش حرکت بردارهای شار تحت تاثیر بردار ولتاژ اینورتر   2

شکل 3-7- نمایش تاثیر تمام بردارهای موجود بر شار استاتور   2

شکل 3-8- نمایش سیم پیچ های روتور و استاتور در قاب مرجع گردان دو فاز   2

شکل 3-9- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با دو جدول کلیدزنی.. 2

شکل 3-10- مقایسه بین تایج حاصل از آزمایش و شیبه سازی برای شار وتور و استاتور.. 32

شکل 3-11-مقایسه نتایج حاصل از آزمایش و شبیه سازیبرای موتور القایی دو تغذیه.. 33

فصل چهارم: کاهش ریپل گشتاور در موتور القایی با جاروبک

شکل 4- 1- بردارهای شار در صفحه بردارهای فضایی در حالت موتوری   2

شکل4-2 رسم مشتق شار و گشتاور بر حسب مکان زاویه­ای شار.. 2

شکل 4- 3- شکل موج حالت مانای گشتاور و شار در حالت موتوری و ژنراتوری   2

شکل 4- 4- شکل موج حالت مانای گشتاور و شار در حالت موتوری و ژنراتوری   2

شکل 4- 5- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با ریپل شار کاهش یافته   2

شکل 4- 6- نتایج حاصل از اعمال روش کنترل مستقیم گشتاور با کنترل پیشبین   2

فصل پنجم: کنترل مستقیم گشتاور ژنراتور القایی دوتغذیه با ضریب توان قابل تنظیم روتور

شکل 5- 1- رابطه بین سرعت نوک پره و ضریب انرژی توربین.. 2

شکل 5- 2- سیستم ژنراتور القایی دو تغذیه.. 2

شکل 5-3- بردارهای ولتاژ و نحوه سکتوربندی مکان شار.. 2

شکل 5-4- تاثیر بردار های ولتاز بر جریان راکتیو روتور.. 2

شکل 5- 5 - رابطه میان ضریب توان روتور و استاتور.. 2

شکل 5-6- بلوک دیاگرام سیستم کنترل با قابلیت کنترل ضریب توان روتور   2

شکل 5-7- نمایش محاسبه جریان راکتیو روتور.. 2

شکل 5-8- بردارهای ولتاژو نحوه سکتور بندی مکان شار.. 2

شکل 5-9- دیاگرام فازوری بردار ولتاژ روتور برحسب بردار ولتاژ استفاده شده v1  ،v2  و  v3 2

شکل 5-10- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با قابلیت کنترل ضریب توان استاتور   2

شکل 5-11 بردارهای ولتاژ به کار رفته شده در سکتور یک.. 2

شکل 5-12- جریان و ولتاژ روتور و استاتور در جریانهای راکتیو مختلف   2

فصل ششم: سنکرونیزم با شبکه برای ماشین­های القایی دو تغذیه توسط کنترل مستقیم گشتاور

شکل 6-1-نحوه اتصال ژنراتور القایی دو تغذیه به شبکه.. 2

شکل6-2-کنترل مستقیم گشتاور برای مبدل سمت روتور.. 2

شکل 6-3- نمایش شار روتور و استاتور در قاب مرجع گردان روتور   2

شکل 6-4- سیستم کنترل برداری مبدل سمت منبع.. 2

شکل 6-5- اصول کنترل مستقیم گشتاور برای ایجاد سنکرونیزم.. 2

شکل 6-6- بردار شار روتور، استاتور و شبکه.. 2

شکل 6-7-کنترل مستقیم گشتاور مجازی برای اتصال  موتور القایی دو تغذیه به شبکه.. 2

شکل 6- 9- جریان استاتور در فرآیند سنکرونیزم.. 2

شکل 6- 8- ولتاژ لینکDC  در فرآیند سنکرونیزم.. 2

شکل 6- 10- جریان روتور در فرآیند سنکرونیزم.. 2

شکل 6- 11- گشتاور ژنراتور در فرآیند سنکرونیزم.. 2

شکل 6- 12- جریان و ولتاژ مبدل در فرآیند سنکرونیزم.. 2

فصل هفتم: کنترل مستقیم گشتاور برای موتورهای القایی دو تغذیه بدون جاروبک

شکل 7-1- مشتق شار وگشتاور بر حسب مکان زاویهای شار.. 2

شکل 7-2- تغییر منحنی مشتق گشتاور با تغییر سطح گشتاور.. 2

شکل 7- 3- تغییر منحنی مشتق گشتاور با تغییر سرعت ماشین.. 2

شکل 7-4- تعیین بردار ولتاژ مناسب وقتی که شار در سکتور ششم قرار دارد.   2

شکل 7-5- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با تقدم شار.. 2

شکل 7-6- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با تقدم گشتاور.. 2

شکل 7-7- شکل موج حالت مانای گشتاور و شار در حالت موتوری و ژنراتوری   2

شکل7- 8- سیستم کنترل مستقیم گشتاور با گشتاور ریپل حاداقل شده   2

شکل 7- 9- پاسخ دینامیکی ماشین القایی دو تغذیه بدون جاروبک با کنترل پیشبین.. 2

فهرست جداول

جدول 2-1- دسته بندی نقش اعمال هر یک از بردارهای ولتاژ.. 2

جدول 2-2- جدول ارجاع کلید زنی در DTC. 2

جدول3-1- بردارهای ایجاد شده توسط کلیدزنیهای مختلف در اینورتر دو سطحی   2

جدول3-2- جدول تعیین بردار ولتاژ مناسب برای اعمال به اینورتر   2

جدول4-1- جدول ولتاژ برای تعیین بردار ولتاژ فعال اول.. 2

جدول  4-2- جدول بردار ولتاژ برای تعیین بردار ولتاژ فعال دوم   2

جدول4-3- جدول بردار ولتاژ برای تعیین بردار ولتاژ فعال دوم   2

جدول5-1- نحوه تعمین سکتور شار پیوندی.. 2

جدول 5-2- جدول انتخاب بردار و لتاژ روتور.. 2

جدول 5-3- نحوه تعیین بردار ولتاژ مناسب روتور.. 2

جدول 6-1- نحوه انتخاب بردار ولتاژ مناسب در اینورتر.. 2

جدول 7-1- جدول کلیدزنی کنترل مستقیم گشتاور پیشبین برای موتورهای القایی دو تغذیه بدون جاروبک.. 2

فصل اول مقدمه

  فصل اول مقدمه 1-1-  اهمیت کنترل موتور القایی

موتورهای القایی از نظر هزینه و سادگی ساخت نسبت به انواع دیگر موتورها برتری دارند و  به طور وسیع در صنعت مورد استفاده قرار گرفته­اند. از این رو کنترل این نوع موتورها از اهمیت خاصی برخوردار است. اما با وجود سادگی ساختار ماشین القایی کنترل دور و موقعیت آنها برای داشتن سرعت و گشتاور دلخواه، پیچیده تر از سایر موتورها در صنعت می­باشد]3[.

1-2- محرکه های با کارایی بالا در کنترل موتورهای القایی

در سال 1986 که ایده روش کنترل مستقیم گشتاور[1](DTC) اولین بار توسط Takashi مطرح شد و نیز در طی آن تا سال 1996 که اولین درایو DTC توسط شرکت ABB به بازار عرضه شد، روش کنترل برداری تنها روش کارآمد و کاربردی با پاسخ دینامیکی گشتاور مناسب و مورد استفاده در صنعت بود ]1[.  یکی از مشکلات اصلی کنترل برداری علاوه بر زیاد بودن حجم محاسبات به دلیل تبدیلات متوالی و پیچیده برای از بین بردن کوپلاژ بین محورها و ساده شدن روابط شار و گشتاور،  نیاز به استفاده از سنسور دقیق به منظور پیدا کردن موقعیت شار روتور است، که در کاربردهای ارزان قیمت صرف هزینه برای سنسور قابل قبول نیست و درصورت استفاده از روش کنترل برداری بدون سنسور، که هم اکنون تحقیق و بررسی بر روی این روشها ادامه دارد،  منجر به افزایش پیچیدگی و حجم محاسباتی بسیار زیاد و استفاده از  DSPهای پرقدرت و گران قیمت می­شود. به طور کلی، محرکه­های موتورهای القایی مبتنی بر کنترل گشتاور برای استفاده در کاربرد­های با کارایی بالا، دو نوع هستند:

-  محرکه های مبتنی بر کنترل جهت دار بردار ([2]FOC)

-  محرکه های مبتنی بر کنترل مستقیم گشتاور (DTC)

شکل 1-1- دسته بندی انواع روشهای کنترل موتور القایی

1-3- کنترل برداری موتور القایی

با ظهور محرکه­های مبتنی بر کنترل برداری که در حدود 30 سال پیش توسط محققان آلمانی معرفی و ارایه گردید، کنترل موتورهای جریان متناوب، با ایجاد کانال­های مستقل کنترل شار و گشتاور، مشابه کنترل موتورهای جریان مستقیم شد. در یک سیستم کنترل برداری نیاز به داشتن پارامترهای دقیق ماشین امری ضروری است و هرگونه عدم هماهنگی بین پارامترهای موتور و پارامترهای مورد استفاده در محاسبات سیستم کنترل برداری موجب اختلال در کار سیستم می­شود. با فرض ثابت بودن موقعیت زاویه ای شار روتور نسبت به قاب مرجع گردان، فازور جریان استاتور به دو مؤلفه همسو با شار روتور وعمود بر آن تجزیه می­شود. مؤلفه همسو با شار، جریان تولید کننده میدان و مؤلفه عمود بر آن، جریان تولید کننده گشتاور است. تجزیه جریان استاتور نیازمند اطلاع از موقعیت شار روتور است. این زاویه شار می­تواند مستقیماً در روش کنترل برداری مستقیم اندازه گیری شود یا در روش کنترل برداری غیر مستقیم محاسبه شود. عدم نیاز به سنسورهای زاویه شار و امکان کار در سرعتهای پایین، کنترل برداری غیر مستقیم را در مقایسه با کنترل برداری مستقیم کاربردی تر کرده است.­ عمده ترین مشکلی که در این نوع کنترل وجود دارد تغییر پارامترهای ماشین در شرایط کاری است .با توجه به اینکه در طراحی سیستم کنترل برداری از پارامترهای ثابت موتور استفاده می­شود،  ولی در عمل به خاطر شرایط کاری و تغییر دما و عامل اشباع مغناطیسی هسته، این پارامترها دچار تغییر می­شوند و این باعث عدم هماهنگی بین پارامترهای موتور و پارامترهای مورد استفاده در محاسبات سیستم کنترل برداری شده و موجب اختلال در کار سیستم می­شود]1و2[. 

1-4- کنترل مستقیم گشتاور

مطالعات و تحقیقات بعدی برای دستیابی به روش­های نوین دیگر برای کنترل موتور القایی منجر به ارائه و معرفی روش کنترل مستقیم گشتاور(DTC) توسط محققان ژاپنی و آلمانی، و در اواسط دهة 80 میلادی روشهای نوینی در کنترل موتور القایی پایه گذاری شد. در این زمان M.Depenbrok  روش کنترل خودکار مستقیم [3]( DSC ) و Takahasi و Noguchi روش کنترل مستقیم گشتاور       ) DTC ( را معرفی کردند. در حال حاضر از روش کنترل مستقیم گشتاور، برای کاربردرهای قدرت پایین و متوسط ، بیشتر استفاده می­شود. در مقابل از روش کنترل خودکار مستقیم به دلیل پایین بودن فرکانس کلید زنی و کمتر بودن مشکل کموتاسیون کلید ها در جریان دهی بالا، در کاربردهای قدرت بالا، نظیر سیستم­های کششی ریلی استفاده می­شود]1و2[. 

  یکی از مزیتهای اصلی DTC نسبت به کنترل برداری عدم نیاز به تبدیلات پیچیده مختصات و عدم نیاز به سنسور دقیق موقعیت است­. که در قبال این سادگی مشکلاتی اساسی نظیر ضربان گشتاور زیاد و فرکانس کلید زنی متغییر و جریان راه اندازی بالا در روش DTC پایه وجود دارد.  این تفاوت از آنجا حاصل می­شود که در DTC پایه، کنترل شار و گشتاور به طور مستقیم توسط انتخاب چندین بردار ولتاژ استاتور محدود صورت می­گیرد. در حالی که در کنترل برداری از جریان­های استاتور در محورهای d,q برای کنترل شار و گشتاور، با انتخاب بردارهای ولتاژ دلخواه تولید شده، کنترل موتور صورت می­گیرد.