بهینه سازی عملکرد موتور جریان مستقیم بدون جاروبک (bldc) در کاربرد وسایل نقلیه هیبریدالکتریکی (hev)

خطر آلودگی محیط زیست با افزایش تقاضا برای خودروهای معمول با سوخت نفتی روز به روز در حال تشدید است. نگرانی در مورد محیط زیست به همراه کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش قیمت آن ها ما را به این سوال رهنمون می کند که " چگونه می توان خودروها را به حرکت درآورد؟". بر اساس تحقیقی در کانادا، بخش حمل و نقل به تنهایی 40% از انتشار nox و 25% از انتشار co2 در جو را باعث می گردد. بنابراین نیاز به روش های مدرن و مناسب برای حمل و نقل با وسایل نقلیه شخصی بدون آلودگی و با بازده بالا ضروری است. یکی از این وسایل نقلیه، خودرو هیبریدالکتریکی است. خودرو هیبریدالکتریکی، سیستمی است که با استفاده از یک محرک الکتریکی به حرکت درمی آید. اساساً دو نوع خودروی هیبرید الکتریکی موجود است : سری و موازی. در سیستم های هیبرید سری همه ی گشتاور مورد نیاز برای حرکت خودرو با استفاده از موتور الکتریکی تأمین می شود از طرفی دیگر در سیستم های موازی هیبرید گشتاور مورد نیاز با کوپل مکانیکی موتور ice با موتور الکتریکی تأمین می گردد. اگرچه مشخصه سرعت و توان فاکتور مهمی برای شرکت های اتومبیل سازی در گذشته بود. اما این روند در سالهای اخیر تغییر کرده است. هم اکنون نه تنها مشخصات بیان شده بلکه هزینه سوخت، انتشار آلاینده، راحتی و قابلیت اطمینان خودرو نیز مورد توجه است. با توجه به مشخصات مذکور انتخاب درایو مناسب و روش کنترلی بهینه اهمیت ویژه ای پیدا می کند . ماشین ها و درایوهای الکتریکی کلیدی ترین و در واقع هسته مرکزی خودروهای الکتریکی، هیبرید الکتریکی و پیل سوختی هستند. درایوهای موتور استفاده شده در خودروهای الکتریکی نباید با درایوهای پروسه های صنعتی مورد مقایسه قرار گیرند، چرا که درایوهای خودروهای هیبریدی نیازمند روشن و خاموش شدن های متوالی در شرایط مختلف عملکردی و محیطی هستند در حالی که درایوهای استفاده شده در پروسه های صنعتی عموماً در سرعت های نامی مورد استفاده قرار می گیرند. یک طراح خوب خودرو هیبریدی باید شناخت دقیقی از نیازهای یک خودرو داشته باشد تا اینکه بتواند از بین محرک های الکتریکی گوناگونی که وجود دارد مناسب ترین محرک برای سیستم انتخاب کند. هر سیستم محرک خودرو الکتریکی شامل یک ماشین الکتریکی به همراه مبدل و کنترل کننده های آن است. درایوهایbldc درایوهای بسیار جذابی برای کاربردهای سیستم های کششی است که بطور مستقیم در رقابت با درایوهای القایی می باشد. مزیت عمده درایوهای bldc بازده ، چگالی توان و قابلیت اطمینان بالا ی آن است. مشکل این درایوها هزینه آنهاست که به دلیل مواد مغناطیسی دائم (pm) وکلیدهای قدرت موردنیاز این درایوها است هرچند باپیشرفت صنایع این مشکل نیز قابل برطرف کردن است. درایوهای الکتریکی با قابلیت عملکرد بالا نیاز به کنترل کننده های دقیق و سریع دارند. کنترل کنندهpid بدلیل سادگی در طراحی و پیاده سازی، رایج صنعت بوده ولی در شرایط وجود نامعینی های مدل نشده و یا وجود تغییرات در پارامترهای موتور و همچنین در شرایط مختلف کاری، کنترل کننده pid قابلیت عملکرد بالا از لحاظ سرعت و دقت پاسخ نخواهد داشت. روشهای کنترل غیرخطی نیز در کنترل درایو bldc بکار گرفته شده اند که عملکرد بهتری نسبت به کنترل کننده های خطی نظیرpid دارند اما با توجه به پیچیدگی تئوریشان، پیاده سازی آنها چندان راحت نبوده و رایج صنعت نیستند. با توجه به ویژگیهای کنترل کنند ه های هوشمند، برای بالا بردن قابلیت درایو موتورbldc از یک کنترل کننده هوشمند هیبرید سیگنال به نویز با اجتماع ذرات (hybrid snr and pso) که تطبیقی بوده وبرای عمل کنترل نیاز به هیچ مدلی از سیستم ندارد و لذا قابل اعمال به طیف وسیعی از سیستمهای غیرخطی و نامعین می باشد. استفاده شده است. در نهایت قابلیت این کنترل کننده در مقایسه با کنترل کننده pi در ردیابی سرعت و جریان مرجع و دفع اغتشاش بار بوسیله شبیه سازی نشان داده می شود.