کاهش ریپل گشتاور در موتورهای سنکرون ipm با استفاده از روش dtc بهبود یافته

در بین درایوهای ac، درایو ماشین های سنکرون مغناطیس دائم به دلیل مزایایی از قبیل عدم نیاز به انرژی الکتریکی در سیستم تحریک میدان، چگالی توان و راندمان بالا، نسبت بالای گشتاور به سایز موتور، پاسخ دینامیکی مطلوب و سریع به صورت گسترده در کاربردهای صنعتی به کار برده می شوند. اخیراً کاهش قیمت مواد مغناطیسی با چگالی انرژی بالا علاقمندی زیادی در جهت گسترش کاربرد درایوهای ac مبتنی بر pmsm ایجاد کرده است. روش کنترل مستقیم گشتاور یکی از روش های کنترل درایو این موتورها به حساب می آید. این روش علی رغم مزایایی همچون دینامیک سریع، ساختار ساده و نیرومندی در مقابل اختلالات، شامل برخی معایب نیز هست، که از مهمترین آنها می‎توان به ریپل زیاد شار وگشتاور، فرکانس کلیدزنی متغیر و مشکلات مربوط به تخمین شار و گشتاور در سرعت های پایین اشاره کرد. در راستای رفع این مشکلات و کاهش ریپل گشتاور و شار روش dtc مبتنی بر مدولاسیون بردارهای فضایی (svm) در این پایان نامه مورد توجه قرار گرفته است. دو ساختار مختلف svm dtc مورد بحث و بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با روش dtc معمول در دو سطح مختلف فرکانس کلیدزنی و مدل svm dtc پایه مقایسه می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی ها، کاهش چشمگیر در رپیل شار و گشتاور نسبت به روش dtc معمول را نشان می دهند. همچنین اعوجاج مربوط به جریان ها نیز با توجه به کاهش رپیل شار و گشتاور در این روش به شکل بسیار مناسبی کاهش یافته و جریان های نزدیک به سینوسی را ایجاد می کند. از دیگر مزایای این ساختارها دست یابی به فرکانس ثابت کلید زنی است. مقایسه نتایج بین ساختارهای svm dtc و مدل پایه آن، چگونگی تأثیر گذاری تخمین گر شار و گشتاور مورد استفاده و روش بکارگرفته شده در تنظیم ضرایب کنترل کننده های pi را بیش از پیش آشکار می سازد. یکی از مهمترین موارد در ساختارهای مبتنی بر svm dtc تنظیم مناسب ضرایب کنترل کننده های pi می باشد. در مورد تنظیم ضرایب کنترل کننده های pi موجود در ساختارهای svm dtc و در جهت ساماندهی روش های مبتنی بر سعی و خطای ارائه شده در مراجع قبلی، استفاده از الگوریتم ژنتیک با هدف کاهش ریپل گشتاور و عملکرد صحیح سیستم کنترلی مورد توجه قرار گرفته است. تخمین گرهای شار و گشتاور از ارکان اصلی روش کنترل مستقیم گشتاور به شمار می روند. در این پایان نامه برخلاف روش های معمول از مشاهده گر شار و گشتاور مبتنی بر مفهوم شار روتور توسعه یافته که شامل مدل جریان و ولتاژ می باشد، استفاده شده است. این مشاهده گر مزایای مربوط به مدل ولتاژ در سرعت های بالا و مدل جریان در سرعت های پایین را با هم ادغام کرده و لذا امکان تخمین مناسب شار در سرعت های پایین را نیز فراهم می کند. با توجه به احتمال خرابی سنسور سرعت و هزینه های زیاد مربوط به آن کنترل بدون سنسور موتور ipm در روش svm dtc، در حوالی سرعت نامی و سرعت های پایین نیز مورد توجه قرار گرفته است. مدل ارائه شده در خصوص تخمین سرعت موتور نیز از مفهوم شار روتور توسعه یافته مشتق می گردد. نتایج حاصل از تخمین سرعت در سرعت نامی و سرعت های پایین، توانایی مناسب تخمین گر در دنبال کردن سرعت مرجع را نشان می دهد.