دانشگاه مازندران

موضوع:

کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی برق –  قدرت

استاد راهنما:

دکتر سعید لسان

 

استاد مشاور:

دکتر ابوالفضل رنجبر نوعی

 

زمستان 1387

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده
موتور‌های القایی به صورت وسیعی در کاربردهای صنعتی مورد بهره گیری قرار می‌گیرند. به همین خاطر توجه زیادی به طراحی و توسعه کنترل آن شده می باشد. عملکرد سطح بالای کنترل درایوهای موتورهای القایی با روشی به نام کنترل جهت‌یابی میدان به دست آمده می باشد. 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 می باشد. 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 تصریح 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 می گردد. در پایان جزئیات مراحل شبیه‌سازی سیستم درایو و نتایج حاصل از گزارش شده می باشد و همچنین زمینه‌هایی برای انجام مطالعات آتی پیشنهاد شده می باشد.
کلمات کلیدی: کنترل جهت‌یابی میدان، کنترل سرعت بدون حس‌گر، تخمین‌گر سرعت، سیستم تطبیقی مدل مرجع.

فهرست عناوین صفحه

1‌.1‌   مقدمه        2
1‌.2‌   کنترل جهت یابی میدان موتورهای القایی.. 3
1‌.2‌.1‌   تبدیل متعامد. 4
1‌.2‌.2‌   تبدیل کلارک   6
1‌.2‌.3‌   تبدیل پارک و معکوس تبدیل پارک… 6
1‌.3‌   مدل دینامیکی موتور القایی.. 8
1‌.4‌   طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان.. 12
1‌.5‌   کنترل مستقیم جهت یابی میدان.. 14
1‌.6‌   کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان.. 16
1‌.7‌   کنترل سرعت متغیر ماشین القایی.. 17
1‌.8‌   تکنولوژی کنترل بدون حس‌گر سرعت ماشین‌های القایی.. 19
2‌.1‌   مقدمه        25
2‌.2‌   دینامیک ماشین.. 25
2‌.2‌.1‌   معادلات اساسی.. 25
2‌.2‌.2‌   دیاگرام گذر سیگنال مختلط.. 27
2‌.2‌.3‌   محدودیت‌ها 28
2‌.3‌   درایوهایی برای تعدیل نیازمندی‌های دینامیکی.. 30
2‌.3‌.1‌   تخمین بر اساس نیروی ضدمحرکه. 30
2‌.3‌.2‌   کنترل ولت بر هرتز ثابت… 33
2‌.3‌.3‌   تخمین سرعت بر پایه هارمونیک‌های فضایی.. 35
2‌.4‌   عملکرد سطح بالای درایوها 36
2‌.4‌.1‌   جهت‌یابی میدان رتور 36
2‌.4‌.2‌   سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 39
2‌.4‌.3‌   کنترل پیش خور (فید فوروارد) ولتاژهای استاتور 42
2‌.4‌.4‌   تخمین شار رتور و جریان گشتاور 46
2‌.4‌.5‌   جهت یابی شار استاتور 48
2‌.5‌   رؤیت‌گرهای تطبیقی.. 52
2‌.5‌.1‌   رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل.. 52
2‌.5‌.2‌   رؤیتگر مد لغزشی.. 54
2‌.5‌.3‌   کالمن فیلتر توسعه یافته. 55
2‌.5‌.4‌  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته. 56
2‌.6‌   تخمین‌گرهای هوشمند. 57
2‌.6‌.1‌   تخمین‌گر عصبی سرعت آموزش بلادرنگ… 57
2‌.6‌.2‌   تخمین‌گر مبتنی بر کنترل کننده فازی.. 59
2‌.7‌   انتخاب الگوریتم تخمین سرعت بدون حس‌گر. 60
3‌.1‌   مقدمه        62
3‌.1‌.1‌   کنترل تطبیقی.. 62
3‌.1‌.2‌   روش‌های کنترل تطبیقی.. 63
3‌.2‌   روش های کنترل برداری موتور القایی بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS.. 66
3‌.2‌.1‌   کنترل برداری موتور القایی بدون حس‌گر سرعت در سرعت‌های خیلی پایین.. 66
3‌.2‌.1‌.1‌  سیستم کنترل.. 66
3‌.2‌.1‌.2‌  موتور القایی… 67
3‌.2‌.1‌.3‌  کنترل مجزا 68
3‌.2‌.1‌.4‌  مدل شار رتور. 69
3‌.2‌.1‌.5‌  استراتژی کنترل.. 73
3‌.2‌.2‌   کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر شار رتور 75
3‌.2‌.3‌   کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر نیروی ضد محرکه الکتریکی (bemf) 78
3‌.2‌.4‌   MRAC پیشنهادی مبتنی بر جریان های استاتور 79
4   مقدمه 84
4‌.1‌   شبیه‌سازی کنترل برداری بدون حس‌گر سرعت موتور القایی.. 84
4‌.1‌.1‌   مدل‌سازی موتور القایی.. 84
4‌.1‌.2‌   مدل منبع تغذیه – اینورتر. 86
4‌.1‌.3‌   مدل سیستم کنترل.. 86
4‌.2‌   اعمال ورودی‌ها و مطالعه نتایج.. 91
5.1   نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات  …………………………………………………………………………….104
مراجع       105
 
 
 
 
 

فهرست اشکال صفحه

شکل ‏1‌-‌‌1-  بردار فضایی جریان استاتور. 5
شکل ‏1‌-‌‌2- تبدیل پارک. 7
شکل ‏1‌-‌‌3- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی. 11
شکل ‏1‌-‌‌4- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان. 13
شکل ‏1‌-‌‌5- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان. 14
شکل ‏1‌-‌‌6- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان. 16
شکل ‏2‌-‌‌1- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی، متغیرهای حالت: جریان استاتور و شار رتور. 28
شکل ‏2‌-‌‌2- تخمین گر فرکانس رتور بر اساس بردار  نیروی ضد محرکه؛ N: صورت کسر. 32
شکل ‏2‌-‌‌3- سیستم کنترل درایو با بهره گیری از تخمین گر  به کار رفته در شکل (2-4). 32
شکل ‏2‌-‌‌4- درایو بدون حس گر برای محدود کردن عملکرد دینامیکی (زیر نویس R: مقدار نامی). 34
شکل ‏2‌-‌‌5- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی : جریان های استاتور اجباری. 37
شکل ‏2‌-‌‌6- گذر سیگنال در جهت یابی میدان رتور. 38
شکل ‏2‌-‌‌7- سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت. 39
شکل ‏2‌-‌‌8- کنترل کننده سرعت و جریان برای تخمین‌گرMRAS؛ CRPWM: PWM تنظیم‌کننده جریان. 41
شکل ‏2‌-‌‌9- کنترل فید فوروارد ولتاژهای استاتور، جهت‌یابی شار رتور. 43
شکل ‏2‌-‌‌10- کانال های جبران (خطوط ضخیم در A و B) برای سیستم کنترل سرعت بدون حس گر شکل (2-9). 44
شکل ‏2‌-‌‌11- کنترل سرعت بدون حس گر بر اساس تخمین مستقیم isq . 46
شکل ‏2‌-‌‌12- تخمین گر شار رتور برای ساختمان شکل (2-11). 47
شکل ‏2‌-‌‌13- 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 اظهار می کند. 49
شکل ‏2‌-‌‌14-  کنترل ماشین در جهت یابی شار استاتور با بهره گیری از مجزا کننده دینامیکی خارجی. 50
شکل ‏2‌-‌‌15-  تخمین گر سرعت و فرکانس رتور برای کنترل سیستم شکل (2-14)؛ N : صورت کسر. 51
شکل ‏2‌-‌‌16-  رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل. 52
شکل ‏2‌-‌‌17-  جبران گر مد لغزشی . جبران گر به مدل ماشین شکل (2-16) به فرم یک رؤیتگر مد لغزشی متصل می گردد. 54
شکل ‏2‌-‌‌18-  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته ؛ بلوک MRAS در ساختمان شکل (2-7) هست. 56
شکل ‏2‌-19-  ساختار تخمین گر عصبی سرعت. 58
شکل ‏3‌-‌‌1-  نمودار بلوکی سیستم تطبیقی. 63
شکل ‏3‌-‌‌2-  نمودار بلوکی جدول بندی بهره. 63
شکل ‏3‌-‌‌3-  نمودار بلوکی رگولاتور خود تنظیم. 64
شکل ‏3‌-‌‌4-  نمودار بلوکی کنترل دوگان. 65
شکل ‏3‌-‌‌5-  نمودار سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 65
شکل ‏3‌-‌‌6-  بلوک دیاگرام سیستم کنترل. 67
شکل ‏3‌-‌‌7-  محاسبه  و . 71
شکل ‏3‌-‌‌8-  محاسبه شارهای تخمینی رتور. 73
شکل ‏3‌-‌‌9-  بلوک دیاگرام تخمین گر سرعت رتور. 75
شکل ‏3‌-‌‌10-  بلوک دیاگرام کنترل برداری بدون حسگر سرعت. 76
شکل ‏3‌-‌‌11-  ساختمان تخمین سرعت رتور با بهره گیری از MRAC. 77
شکل ‏3‌-‌‌12-  ساختمان طرح تخمین سرعت با بهره گیری از جریان های استاتور. 82
شکل ‏4‌-‌‌1-  شمای گرافیکی مدل موتور القایی. 85
شکل ‏4‌-‌‌2-  شمای گرافیکی مدل اینورتر کنترل باند تلرانس جریان. 86
شکل ‏4‌-‌‌3-  شمای کلی سیستم کنترل. 87
شکل ‏4‌-‌‌4-  شمای گرافیکی طرح کلی تولید پالس‌های اینورتر. 88
شکل ‏4‌-‌‌5-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده شار رتور. 88
شکل ‏4‌-‌‌6-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده بردارهای یکه. 89
شکل ‏4‌-‌‌7-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89
شکل ‏4‌-‌‌8-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89
شکل ‏4‌-‌‌9-  شمای گرافیکی زیر سیستم تخمین‌گر سرعت. 90
شکل ‏4‌-‌‌10-  سرعت واقعی و تخمینی. 91
شکل ‏4‌-‌‌11-  اختلاف سرعت واقعی و تخمینی. 91
شکل ‏4‌-‌‌12- الف-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 92
شکل ‏4‌-‌‌12- ب-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93
شکل ‏4‌-‌‌12- پ-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93
شکل ‏4‌-‌‌12- ت-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 94
شکل ‏4‌-‌‌13- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95
شکل ‏4‌-‌‌13- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95
شکل ‏4‌-‌‌13- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96
شکل ‏4‌-‌‌13- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96
شکل ‏4‌-‌‌14- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97
شکل ‏4‌-‌‌14- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97
شکل ‏4‌-‌‌14- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98
شکل ‏4‌-‌‌14- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98
شکل ‏4‌-‌‌15- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99
شکل ‏4‌-‌‌15- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99
شکل ‏4‌-‌‌15- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100
شکل ‏4‌-‌‌15- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100
شکل ‏4‌-‌‌16- نمودار جریان‌‌های مرجع در محورهای d-q. 101
شکل ‏4‌-‌‌17- نمودار ولتاژ خطی فازهای a-b. 102
شکل ‏4‌-‌‌18- نمودار گشتاور الکترومغناطیسی. 102

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار ارشد مهندسی برق مخابرات: طراحی و ساخت فیلتر DR مد TM باند - X در موجبری دایروی

فهرست جداول صفحه

جدول ‏4‌-‌‌1- مقادیر پارامترهای موتور القایی ……………………………………………………………………………………….  85

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 بهره گیری می شوند. بدین خاطر بایستی 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 می باشد 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 می باشد یک کنترل حلقه باز، رضایت بخش نیست. پس نیاز می باشد که موتور در مد حلقه بسته اقدام 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. زیرا 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 بهره گیری می گردد.این طرح می‌تواند به دو گروه اصلی تقسیم بندی گردد:
الف) کنترل اسکالر : یکی از اولین روش های کنترل ماشین های القایی، کنترل سرعت ولت بر هرتز            که آن را به عنوان یک روش اسکالر می‌شناسیم، می‌باشد که ماشین با نسبت ولتاژ به فرکانس ثابت ، به مقصود ثابت نگه داشتن شار فاصله هوایی و تولید ماکزیمم حساسیت گشتاور ، تحریک می گردد. این روش نسبتاً ساده می باشد. اما نتایج رضایت بخشی برای کاربردهای با عملکرد سطح بالا ، به بار نمی‌آورد. این موضوع ناشی از این حقیقت می باشد که در روش اسکالر یک کوپلینگ ذاتی بین گشتاور و شار فاصله هوایی هست و این امر موجب کندی پاسخ ماشین القایی می گردد.
ب) کنترل برداری یا کنترل جهت یابی میدان[1]: برای غلبه بر محدودیت های روش کنترل اسکالر ، روش های جهت یابی میدان توسعه داده شدند. دراین روش متغیرها به یک چهارچوب مرجع انتقال داده می شوند که از نظر دینامیکی همانند کمیت های dc می‌گردند. کنترل مجزا بین شار و گشتاور این اجازه را می‌دهد که ماشین القایی به یک پاسخ گذرای سریع برسد. پس جهت یابی میدان درایو ماشین القایی می‌تواند برای کاربردهای با عملکرد بالا جایی که به گونه سنتی ماشین های dc بهره گیری می‌شدند، بهره گیری گردد. طرح های بهتر از کنترل سنتی به یک حس گر سرعت برای عملکرد حلقه بسته نیاز دارد. حس گر سرعت چندین عیب از نقطه نظر درایو نظیر قیمت ، قابلیت اعتماد و ایمنی پیش روی نویز دارد. اخیراً دیدگاههای مختلف سرعت بدون حس گر در مقالات مختلف پیشنهاد شده می باشد. اما به دلیل وجود متغیرهای متعدد و غیر خطی دینامیک موتور القایی ، تخمین سرعت روتور و شار بدون اندازه گیری متغیرهای مکانیکی هنوز نیز کاری مشکل می‌باشد.
در یک درایو موتور القایی سه قسمت عمده اصلی هست : یک موتور القایی ، یک دستگاه الکترونیک قدرت و یک کنترل کننده .
تعداد صفحه : 117
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق