کنترل گشتاور و شار موتور القایی دو فاز با روشهای غیرخطی

از مشکلات اساسی موتورهای القایی تکفاز زیاد بودن نوسانات گشتاور آنهاست که باعث بالا رفتن دمای سیم پیچ ها و اتلاف توان در آنها می شود. علاوه بر این موجب بروز خطا در متغیرهای تحت کنترل و محدودیت کاربرد موتور در مصارفی که نیازمند دقت زیاد است می شود. این موتورها بدلیل سادگی ساختار و سهولت ساخت و هزینه تولید کم، کاربرد گسترده ای در لوازم خانگی و صنعت (موتورهای توان پایین زیر یک کیلو وات) یافته اند. در این کاربردها با توجه به کارکرد موتور در سرعت ثابت ، رفتار موتور بهینه نیست. لذا با توجه به تعداد زیاد موتورهای القایی تکفاز، انرژی الکتریکی قابل توجهی تلف می شود. از طرف دیگر هزینه روبه افزایش انرژی الکتریکی موجب ازدیاد هزینه انرژی تلف شده می گردد. بنابراین بهینه سازی عملکرد و افزایش بازده آنها ضروری بنظر می رسد. در این پایان نامه پس از بررسی مختصر روشهای کنترلی ارائه شده در این زمینه، کنترل مستقیم شار و گشتاور با بهره گیری از تکنیک های غیر خطی؛ خطی سازی با فیدبک ورودی خروجی، حالت لغزشی و گام به گام عقب انتگرالی در دستگاه مختصات ساکن معرفی می گردد. همانطور که از مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی روش خطی سازی ورودی-خروجی با روش کنترل برداری در راستای شار روتور دیده می شود، روش ارائه شده در کنترل گشتاور و شار استاتور از نظر زمان صعود، زمان نشست و میزان بالازدگی پاسخ و درصد ضربانات گشتاور بهتر از روش دیگر می باشد. علاوه بر این، روش خطی سازی ورودی-خروجی بر خلاف تکنیک های مختلف کنترل برداری نیازی به امتدادیابی میدان های مغناطیسی در یک دستگاه مختصات مرجع خاص ندارد بلکه به کمک متغیرهای ورودی جدید همواره امکان کنترل مستقل از هم گشتاور تولیدی و اندازه شار مغناطیسی استاتور(روتور) به طور خودکار فراهم است. به بیان دیگر این روش مشابه یک روش کنترل اسکالر (v?f ثابت) است که در آن عملاً همان نتایج کنترل برداری قابل دستیابی است. اما، در هر دو روش کنترل برداری و خطی سازی با فیدبک لازم است تا بطور قطعی اطلاعات نسبتاً دقیقی از بردار شار دور مغناطیسی روتور(استاتور)، پارامترهای ماشین و نیز سرعت و موقعیت به هنگام روتور در اختیار باشد. دلیل این موضوع آن است که رفتار دینامیکی ماشین درایو نسبت به تغییرات پارامترهای ماشین به خصوص ثابت زمانی مدار روتور و همچنین نامعینی ها و اغتشاشات احتمالی موجود در مشخصه بار مکانیکی حساس است. پارامترهای ماشین با تغییردما، تغییرفرکانس و با اشباع هسته تغییر می کنند. روش کنترلی حالت لغزشی برخلاف کنترل خطی سازی ورودی-خروجی نسبت به تغییرات پارامترها حساس نبوده و پاسخ مطلوب سیستم را همچنان حفظ می کند. از این تکنیک معمولاً در سیستم هایی استفاده می شود که شناخت دقیقی نسبت به مشخصات آنها در دست نیست و یا ممکن است سیستم تحت تاثیر متغیرهای پیش بینی نشده ای قرار گیرد. عمدهترین مزیت این روش مقاوم کردن سیستم در مقابل تغییرات می باشد. علاوه بر این پاسخ دینامیکی سریع، پیاده سازی آسان سخت افزاری و پایداری مناسب سیستم در حالت ماندگار از مزایای این نوع کنترل کننده می باشد. همچنین بهینه سازی راندمان موتور القایی دو فاز بازای هر بار مکانیکی و سرعت داده شده، با بهره گیری از روش جستجو تعیین می شود. در این روش، شار مرجع موتور بدون نیاز به هیچیک از پارامترهای الکترومکانیکی بدست می آید.