بهبود عملکرد کنترل مستقیم گشتاور در موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک برای کاربرد در خودروهای الکتریکی

باتوجه به بحران انرژی و افزایش روز افزون قیمت سوخت های فسیلی و همچنین مشکلات ناشی از الودگی هوا نیاز به استفاده از خودروهای الکتریکی به جای خودروهای احتراقی هر روزه بیشتر آشکار می شود. زیرا این خودروها آلودگی بسیار کمتری نسبت به خودروهای احتراقی دارند و استفاده از آن ها می تواند به کاهش آلودگی هوا در شهرهای بزرگ کمک کند. یکی از قسمت های مهم در طراحی خودروهای الکتریکی، طراحی سیستم محرکه الکتریکی مورد استفاده در این خودروها است. سیستم محرکه الکتریکی مورد استفاده در خودروهای الکتریکی باید ویژگی های خاصی را داشته باشد تا مشخصه های مورد نیاز برای خودرو مانند حد اکثر شتاب در آغاز حرکت و حد اکثر بازده در حین حرکت بدست آید. یکی از انواع موتورهایی که خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد، موتور جریان مستقیم بدون جاروبک است که بسیاری از مشخصه های لازم برای کاربرد در خودرو را دارا می باشد. در این پایان نامه ابتدا ویژگی هایی که موتور جریان مستقیم بدون جاروبک معرفی گردیده و روابط آن مورد بررسی قرار گرفته و بر این اساس مدل مورد نیاز برای شبیه سازی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مشخص شده است. همچنین روش مرسوم کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک که از حسگرهای اثر هال برای تعیین موقعیت استفاده می کند معرفی گردیده است. سپس روش های کنترل بدون حسگر موتور جریان مستقیم بدون جاروبک مورد بررسی قرار گرفته ویژگی های هر یک از این روش ها به طور مختصر مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه یک مشاهده گر فازی که بر اساس یک تابع تقریب فازی بنا شده است و دقت بالا و ساختار بسیار ساده دارد ارایه شده است همچنین برای افزایش سهولت پیاده سازی این روش یک تابع تقریب بر اساس شبکه های عصبی ارایه شده است که از سرعت بسیار بالا و امکان پیاده سازی بسیار آسان برخوردار است. عملکرد هر دو روش پیشنهادی برای رنج وسیع سرعت مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج شبیه سازی ارایه شده است. سپس روش مرسوم کنترل مستقیم گشتاور که برای کنترل مستقیم گشتاور موتور القایی مورد استفاده قرار می گیرد مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که از این روش برای کنترل موتور جریان مستقیم بدون جاروبک نیز می توان استفاده نمود. از این رو تغییرات لازم بر روی این روش صورت گرفته تا این روش بر روی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک قابل پیاده سازی باشد ولی نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که کنترل همزمان شار و گشتاور در این موتور بسیار مشکل است و نیاز به مقادیر بزرگ جریان در راستای محور مستقیم دارد. حل این مشکل روشی ارایه گردیده است که تنها بر اساس کنترل گشتاور عمل می کند و انتخاب بردارهای ولتاژ نیز بر اساس موقعیت بردار فضایی ولتاژ برگشتی القایی است. نتایج حاصل از این روش با استفاده از اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته شده است و نشان داده شد که با استفاده از این روش راندمان محرکه بهبود چشمگیری پیدا می کند در ادامه روشی برای کنترل سرعت موتور در بالای سرعت نامی پیشنهاد گردیده تا این محرکه توانایی کار در رنج وسیع سرعت را داشته باشد. از این رو روش کنترل مستقیم گشتاور پیشنهادی نسبت به محرکه ای که قبلا پیشنهاد شده بود راندمان بالاتری داشته و در رنج وسیع سرعت به صورت بدون حسگر قابل استفاده است.