طراحی و شیبه سازی دایو موتور القایی با بازده بالا برای کاربردهای خودروی الکتریکی

استفاده از خودروهای الکتریکی گام مهمی در راستای حل مشکلات زیست محیطی ناشی از آلایندگی خودروهای با موتورهای احتراق داخلی است. با اینحال چگالی پائین انرژی و بالا بودن زمان شارژ باتری های کنونی یکی از نقاط ضعف خودروهای الکتریکی است. در نتیجه، مدیریت انرژی در این خودروها بسیار پراهمیت است. به علاوه، طراحی بهینه موتور، انتخاب یک درایو مناسب و استراتژی کنترلی بهینه از عوامل مهم دیگر در بهبود مدیریت و مصرف انرژی در خودروهای الکتریکی به حساب می آیند. از ویژگی های مطلوب سیستم محرکه یک خودروی الکتریکی می توان نسبت «گشتاور بر اینرسی» و «توان بر وزن» بالا، قابلیت تولید گشتاور ماکزیمم بالا، سرعت بالا، سطح پائین نویز، نیاز کم به نگهداری، اندازه کوچک، وزن کم، هزینه معقول، بازده بالا و بازیافت انرژی بازگشتی به منبع به هنگام ترمز را برشمرد. موتورهای القایی قفس سنجابی دارای اکثر خواص اشاره شده فوق هستنند. روش های متعددی برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی قفس سنجابی ارائه شده است. معروف ترین آنها کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور است. برخلاف کنترل برداری، کنترل مستقیم گشتاور نیاز به تنظیم کننده pi جریان، تبدیلات دستگاهها و تولیدکننده های سیگنال های pwm ندارد. به علاوه، کنترل مستقیم گشتاور در مقایسه با کنترل برداری، به تغییر پارامترها بسیار کمتر حساس است. از سوی دیگر کنترل مستقیم گشتاور دارای برخی معایب چون ریپل بالای جریان و گشتاور و عدم امکان کنترل مستقیم جریان را دارد. روش ترکیبی کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور از مزایای هر دوی این روش ها بهره جسته و در عین حال فاقد مشکلات موجود در پیاده سازی آنها است. با اینحال این مزایا برای موتور القایی محرک خودروی الکتریکی کافی نیستند. درایو موتور القایی به کار رفته در خودروی الکتریکی بایستی دارای بازده بالایی نیز باشد تا نسبت «مسافت بر شارژ باتری» را افزایش دهد. در نتیجه، روش ترکیبی با یک استراتژی کاهش تلفات همراه شده تا بازده درایو را افزایش دهد. همچنین برای عملکرد مناسب موتور در بازه وسیع سرعت، یک طرح کنترلی برای انجام عمل تضعیف میدان ارائه شده است. ایده اصلی این طرح بر مبنای تنظیم شار مرجع براساس خطای گشتاور است که در نتیجه منجر به انجام خودبخودی عمل تضعیف میدان می گردد. مهم ترین ویژگی های روش پیشنهادی، وابستگی جزئی آن به پارامترهای ماشین و گذر نرم از ناحیه گشتاور ثابت به ناحیه توان ثابت (تضعیف میدان) و بالعکس می باشد. به علاوه، یک الگوریتم تخمین سرعت که به طور مستقیم و با استفاده از تخمین شار استاتور و روتور سرعت موتور را تخمین می زند، ارائه شده است که با حذف حسگر سرعت موجب کاهش هزینه شده و نیاز به نگهداری سیستم را کاهش می دهد.