طراحی یک مبدل برای موتور سوئیچ رلکتانس به منظور کاهش ریپل گشتاور و بهبود ضریب توان در روش کنترل مستقیم گشتاور

تقاضا برای درایوهای الکتریکی با قیمت کم و بازده بالا در مصارف صنعتی و خانگی رو به افزایش است. موتور سوئیچ رلکتانس دارای ویژگی های خوبی مانند عدم وجود مغناطیس دائم، سیستم خنک کنندگی ساده، عملکرد خوب در رنج وسیعی از سرعت است که این مزایا باعث کم شدن هزینه تولید این موتور می شوند. علاوه بر این، در موتور سوئیچ رلکتانس سیم پیچی تنها بر روی استاتور و به صورت متمرکز قرار دارد. روتور بدون سیم پیچی و مغناطیس دائم است. در نتیجه این موتور دارای زمان شتاب گیری کم و گشتاور راه اندازی بالا است بنابراین این موتور یک گزینه مناسب برای سیستم محرک در خودروهای الکتریکی است. مشخصه شار این موتور تابع غیرخطی از جریان استاتور و موقعیت روتور است. گشتاور الکترومغناطیسی در موتور سوئیچ رلکتانس از مجموع گشتاور فازها به دست می آید و هر فاز به طور مستقل کنترل می شود. مشخصه غیرخطی و سازوکار تولید گشتاور غیرپیوسته باعث ایجاد ریپل گشتاور در موتور سوئیچ رلکتانس می شود. ریپل گشتاور معمولا در ناحیه کموتاسیون به وجود می آید. به منظور چیره شدن بر ریپل گشتاور، روش های کنترل مفیدی در سال های اخیر پیشنهاد شده است. دو روش کنترل گشتاور وجود دارد مستقیم و غیرمستقیم. در روش مستقیم از توابع اشتراک گشتاور استفاده می شود که ریپل جریان با استفاده از پروفایل جریان مینیمم می-شود. اما این پروفایل ها حجم زیادی از حافظه موجود در سیستم میکروکنترلر را می گیرند. روش مستقیم استفاده از کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای است. با استفاده از کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای قابلیت کنترل مستقیم گشتاور لحظه ای فراهم می شود که منجر به کاهش ریپل گشتاور می شود. در سرعت های بالا به این دلیل که جریان زمان کافی ندارد تا وارد باند شود و هم چنین وجود نیروی محرکه برگشتی قابل توجه در سرعت های بالا ولتاژ موثر بر روی هر فاز کاهش پیدا می کند گشتاور موتور نمی تواند گشتاور مرجع را دنبال کند و گشتاور ریپل پیدا می کند. تاکنون مبدل هایی برای غلبه بر محدودیت ولتاژ ارائه شده است تا ولتاژ را در زمان های خاصی افزایش دهند که در نتیجه آن جریان زود وارد باند می شود اما در اکثر این مبدل ها برای کنترل خازن بوست باید در زمان هایی که افزایش ولتاژ مورد نیاز نیست باید ولتاژ فاز را افزایش دهیم تا خازن بوست دشارژ شود و این مبدل ها از ضریب توان نسبتا پایینی برخوردار هستند. در این پایان نامه مبدلی پیشنهاد شده است که علاوه بر از بین بردن محدودیت ولتاژ در سرعت های بالا باعث بهبود ضریب توان می شود و خازن بوست نیاز به هیچ گونه کنترلی ندارد و ولتاژ آن حداکثر تا ولتاژ لینک بالا می رود. در لحظاتی که منبع توانایی تامین ولتاژ را دارد جریان از منبع کشیده می شود و این دامنه جریان منبع را کاهش و ضریب توان را بهبود می دهد. نتایج شبیه سازی برای بررسی عملکرد و مقایسه بین مبدل های مختلف به کمک نرم افزار matlab/simulink بیان شده اند. برای تایید نتایج شبیه سازی، نتایج عملی نیز با استفاده از پردازنده 28335experimenter kit f و نرم افزار psim به دست آمده اند.