کنترل موتور bldc بدون حسگر موقعیت

موتورهای bldc در مقایسه با موتورهای القایی و dc مزایای بسیاری دارند. مزایایی چون نویز پایین، راندمان بالا، کاهش تلفات حرارتی، هزینه نگهداری کم و کنترل ساده و آسان باعث شده در صنایع فضایی کاربرد وسیع داشته باشد. تا کنون کنترل موتور bldc با روش های گوناگونی از قبیل کنترل هیسترزیس جریان، کنترل pwm جریان، کنترل pwm جریان با شکل دهی جریان، کنترل از طریق لینک dc جریان و کنترل مستقیم گشتاور مطرح شده است. روش کنترل هیسترزیس جریان روشی ساده و با کاربرد وسیع که بر اساس فرض رابطه خطی بین جریان فاز و گشتاور می-باشد، اما در عمل مشخصه جریان و گشتاور غیرخطی است. روش کنترل pwm جریان مشابه روش کنترل هیسترزیس جریان است با این تفاوت که پالس های کنترل جریان توسط یک بلوک pwm با فرکانس ثابت تولید می-شود. در روش کنترل pwm جریان با شکل دهی جریان یک مرجع اختصاصی به منظور کاهش ریپل مورد نیاز است که می تواند امری نسبتاً پیچیده و مشکل باشد. در روش کنترل از طریق لینک dc با فرض باریک بودن پهنای باند هیسترزیس باعث می شود که جریان ماشین در کموتاسیون های متوالی دارای مقدار ثابت باشد. روش کنترل مستقیم گشتاور یک روش اسکالر است که به کنترل مستقیم حالت های اینورتر به منظور کاهش خطاهای گشتاور و شار استاتور و محدود کردن این خطاها به محدوده های از پیش تعیین شده هیسترزیس می پردازد. برخلاف روش کنترل برداری این روش نیاز به رگولاتورهای جریان، تبدیل محورهای مختصات ندارد. از طرف دیگر این روش کنترلی حساسیت کمتری به تغییر پارامترها در مقایسه با foc دارد. در موتورهای bldc به دلیل سیم پیچی متمرکز می توان از حسگرهای موقعیت گسسته استفاده نمود. این ویژگی باعث می شود که ساختار حسگرهای موقعیت در موتورهای bldc بسیار ساده تر و حجم و هزینه این حسگرها کمتر گردد. اما این حسگرها علیرغم ویژگی ها، معایبی دارند از جمله افزایش هزینه، حجم موتور و پیچیدگی که در ساختار موتور ایجاد می کنند، زیرا نحوه طراحی موتور و جایگذاری این حسگرها نیازمند تکنولوژی و محاسبات بسیار دقیق می باشد. از سوی دیگر در سرعت های بالا به علت پسفازی جریان در این سرعت ها نسبت به نیروی ضدمحرکه عملاً نیاز به روش های دقیق تر را الزامی می کند تا از ریپل زیاد گشتاور بخصوص در لحظات کموتاسیون جلوگیری کند. به همین منظور و در راستای کنترل ارزانتر موتور bldc در این رساله حسگر موقعیت حذف شده است. از این رو جهت افزایش دقت و مقاوم بودن در برابر نامعینی های موتور، از رویتگر لغزشی استفاده شده است که برای بازه وسیعی از سرعت کارآمد می باشد. در این رساله هدف این است که با روش کنترل مستقیم گشتاور بدون استفاده از حسگر موقعیت یا سرعت، کنترل سرعت (گشتاور) موتور bldc انجام شود و سعی می شود که ریپل گشتاور تولیدی موتور در ناحیه کموتاسیون یا ناحیه هدایت کمتر از روش dtc کلاسیک گردد. همچنین در این رساله موتور bldc با اینورتر چهار سوئیچه مورد بررسی قرار گرفته است. کاهش دو سوئیچ نسبت به اینورترهای شش سوئیچه مرسوم، منجر به کاهش هزینه در ساخت اینورتر، کاهش تلفات سوئیچینگ، کاهش پیچیدگی در الگوریتم کنترلی، کاهش مدارات واسط و مدارات تولید پالس می شود.