دانلود پایان نامه ارشد : کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق

گرایش : قدرت

عنوان : کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

دانشگاه مازندران

موضوع:

کنترل سرعت موتور القایی بدون حس‌گر سرعت

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی برق –  قدرت

استاد راهنما:

دکتر سعید لسان

 

استاد مشاور:

دکتر ابوالفضل رنجبر نوعی

 

زمستان 1387

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

موتور‌های القایی به صورت وسیعی در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین خاطر توجه زیادی به طراحی و توسعه کنترل آن شده است. عملکرد سطح بالای کنترل درایوهای موتورهای القایی با روشی به نام کنترل جهت‌یابی میدان به دست آمده است. امروزه درایوهای AC مبتنی بر کنترل تمام دیجیتال در تمامی سطوح کاربردی به یک تکنولوژی بالا دست یافته‌اند. در این بین قسمتی از پژوهش‌ها بر روی حذف حس‌گر سرعت روی محور ماشین بدون اثر منفی بر عملکرد دینامیکی سیستم کنترل درایو متمرکز گردیده است. از مزایای درایوهای موتور القایی بدون حس گر سرعت می‌توان به اندازه کوچکتر درایو، حذف سیم‌های حس‌گر، قیمت پایین‌تر و افزایش قابلیت اعتماد در عملکردهای سطح بالا اشاره نمود.

در این پایان‌نامه بعد از معرفی کنترل برداری موتورهای القایی و روش‌های متداول کنترل بدون حس‌گر سرعت آن ها،  به کمک روش سیستم تطبیقی مدل مرجع، یک تخمین‌گر سرعت که با نمونه‌گیری از جریان‌های استاتور سرعت موتور را تخمین می‌زند ارائه می‌گردد. در پایان جزئیات مراحل شبیه‌سازی سیستم درایو و نتایج حاصل از گزارش شده است و همچنین زمینه‌هایی برای انجام مطالعات آتی پیشنهاد شده است.

کلمات کلیدی: کنترل جهت‌یابی میدان، کنترل سرعت بدون حس‌گر، تخمین‌گر سرعت، سیستم تطبیقی مدل مرجع.

فهرست عناوینصفحه

1‌.1‌   مقدمه        2

1‌.2‌   کنترل جهت یابی میدان موتورهای القایی.. 3

1‌.2‌.1‌   تبدیل متعامد. 4

1‌.2‌.2‌   تبدیل کلارک   6

1‌.2‌.3‌   تبدیل پارک و معکوس تبدیل پارک… 6

1‌.3‌   مدل دینامیکی موتور القایی.. 8

1‌.4‌   طرح اساسی کنترل جهت‌یابی میدان.. 12

1‌.5‌   کنترل مستقیم جهت یابی میدان.. 14

1‌.6‌   کنترل غیر مستقیم جهت یابی میدان.. 16

1‌.7‌   کنترل سرعت متغیر ماشین القایی.. 17

1‌.8‌   تکنولوژی کنترل بدون حس‌گر سرعت ماشین‌های القایی.. 19

2‌.1‌   مقدمه        25

2‌.2‌   دینامیک ماشین.. 25

2‌.2‌.1‌   معادلات اساسی.. 25

2‌.2‌.2‌   دیاگرام گذر سیگنال مختلط.. 27

2‌.2‌.3‌   محدودیت‌ها 28

2‌.3‌   درایوهایی برای تعدیل نیازمندی‌های دینامیکی.. 30

2‌.3‌.1‌   تخمین بر اساس نیروی ضدمحرکه. 30

2‌.3‌.2‌   کنترل ولت بر هرتز ثابت… 33

2‌.3‌.3‌   تخمین سرعت بر پایه هارمونیک‌های فضایی.. 35

2‌.4‌   عملکرد سطح بالای درایوها 36

2‌.4‌.1‌   جهت‌یابی میدان رتور 36

2‌.4‌.2‌   سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 39

2‌.4‌.3‌   کنترل پیش خور (فید فوروارد) ولتاژهای استاتور 42

2‌.4‌.4‌   تخمین شار رتور و جریان گشتاور 46

2‌.4‌.5‌   جهت یابی شار استاتور 48

2‌.5‌   رؤیت‌گرهای تطبیقی.. 52

2‌.5‌.1‌   رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل.. 52

2‌.5‌.2‌   رؤیتگر مد لغزشی.. 54

2‌.5‌.3‌   کالمن فیلتر توسعه یافته. 55

2‌.5‌.4‌  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته. 56

2‌.6‌   تخمین‌گرهای هوشمند. 57

2‌.6‌.1‌   تخمین‌گر عصبی سرعت آموزش بلادرنگ… 57

2‌.6‌.2‌   تخمین‌گر مبتنی بر کنترل کننده فازی.. 59

2‌.7‌   انتخاب الگوریتم تخمین سرعت بدون حس‌گر. 60

3‌.1‌   مقدمه        62

3‌.1‌.1‌   کنترل تطبیقی.. 62

3‌.1‌.2‌   روش‌های کنترل تطبیقی.. 63

3‌.2‌   روش های کنترل برداری موتور القایی بدون سنسور سرعت مبتنی بر MRAS.. 66

3‌.2‌.1‌   کنترل برداری موتور القایی بدون حس‌گر سرعت در سرعت‌های خیلی پایین.. 66

3‌.2‌.1‌.1‌  سیستم کنترل.. 66

3‌.2‌.1‌.2‌  موتور القایی… 67

3‌.2‌.1‌.3‌  کنترل مجزا 68

3‌.2‌.1‌.4‌  مدل شار رتور. 69

3‌.2‌.1‌.5‌  استراتژی کنترل.. 73

3‌.2‌.2‌   کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر شار رتور 75

3‌.2‌.3‌   کنترل تطبیقی مدل مرجع مبتنی بر نیروی ضد محرکه الکتریکی (bemf) 78

3‌.2‌.4‌   MRAC پیشنهادی مبتنی بر جریان های استاتور 79

4   مقدمه 84

4‌.1‌   شبیه‌سازی کنترل برداری بدون حس‌گر سرعت موتور القایی.. 84

4‌.1‌.1‌   مدل‌سازی موتور القایی.. 84

4‌.1‌.2‌   مدل منبع تغذیه – اینورتر. 86

4‌.1‌.3‌   مدل سیستم کنترل.. 86

4‌.2‌   اعمال ورودی‌ها و بررسی نتایج.. 91

5.1   نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات  …………………………………………………………………………….104

مراجع       105

 

 

 

 

 

فهرست اشکالصفحه

شکل ‏1‌-‌‌1-  بردار فضایی جریان استاتور. 5

شکل ‏1‌-‌‌2- تبدیل پارک. 7

شکل ‏1‌-‌‌3- دیاگرام فازوری جهت‌یابی میدان موتور القایی. 11

شکل ‏1‌-‌‌4- بلوک دیاگرام عمومی برای سیستم کنترل جهت‌یابی میدان. 13

شکل ‏1‌-‌‌5- طرح جهت‌یابی مستقیم میدان. 14

شکل ‏1‌-‌‌6- طرح جهت یابی غیر مستقیم میدان. 16

شکل ‏2‌-‌‌1- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی، متغیرهای حالت: جریان استاتور و شار رتور. 28

شکل ‏2‌-‌‌2- تخمین گر فرکانس رتور بر اساس بردار  نیروی ضد محرکه؛ N: صورت کسر. 32

شکل ‏2‌-‌‌3- سیستم کنترل درایو با استفاده از تخمین گر  به کار رفته در شکل (2-4). 32

شکل ‏2‌-‌‌4- درایو بدون حس گر برای محدود کردن عملکرد دینامیکی (زیر نویس R: مقدار نامی). 34

شکل ‏2‌-‌‌5- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی : جریان های استاتور اجباری. 37

شکل ‏2‌-‌‌6- گذر سیگنال در جهت یابی میدان رتور. 38

شکل ‏2‌-‌‌7- سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت. 39

شکل ‏2‌-‌‌8- کنترل کننده سرعت و جریان برای تخمین‌گرMRAS؛ CRPWM: PWM تنظیم‌کننده جریان. 41

شکل ‏2‌-‌‌9- کنترل فید فوروارد ولتاژهای استاتور، جهت‌یابی شار رتور. 43

شکل ‏2‌-‌‌10- کانال های جبران (خطوط ضخیم در A و B) برای سیستم کنترل سرعت بدون حس گر شکل (2-9). 44

شکل ‏2‌-‌‌11- کنترل سرعت بدون حس گر بر اساس تخمین مستقیم isq . 46

شکل ‏2‌-‌‌12- تخمین گر شار رتور برای ساختمان شکل (2-11). 47

شکل ‏2‌-‌‌13- دیاگرام گذر سیگنال موتور القای ، جریان های اجباری استاتور ؛ متغیرهای حالت : جریان استاتور ، شار استاتور. خطوط نقطه چین سیگنال های صفر در جهت یابی میدان استاتور را بیان می کند. 49

شکل ‏2‌-‌‌14-  کنترل ماشین در جهت یابی شار استاتور با استفاده از مجزا کننده دینامیکی خارجی. 50

شکل ‏2‌-‌‌15-  تخمین گر سرعت و فرکانس رتور برای کنترل سیستم شکل (2-14)؛ N : صورت کسر. 51

شکل ‏2‌-‌‌16-  رؤیتگر غیر خطی مرتبه کامل. 52

شکل ‏2‌-‌‌17-  جبران گر مد لغزشی . جبران گر به مدل ماشین شکل (2-16) به فرم یک رؤیتگر مد لغزشی متصل می‌شود. 54

شکل ‏2‌-‌‌18-  رؤیتگر غیر خطی کاهش مرتبه یافته ؛ بلوک MRAS در ساختمان شکل (2-7) وجود دارد. 56

شکل ‏2‌-19-  ساختار تخمین گر عصبی سرعت. 58

شکل ‏3‌-‌‌1-  نمودار بلوکی سیستم تطبیقی. 63

شکل ‏3‌-‌‌2-  نمودار بلوکی جدول بندی بهره. 63

شکل ‏3‌-‌‌3-  نمودار بلوکی رگولاتور خود تنظیم. 64

شکل ‏3‌-‌‌4-  نمودار بلوکی کنترل دوگان. 65

شکل ‏3‌-‌‌5-  نمودار سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS) 65

شکل ‏3‌-‌‌6-  بلوک دیاگرام سیستم کنترل. 67

شکل ‏3‌-‌‌7-  محاسبه  و . 71

شکل ‏3‌-‌‌8-  محاسبه شارهای تخمینی رتور. 73

شکل ‏3‌-‌‌9-  بلوک دیاگرام تخمین گر سرعت رتور. 75

شکل ‏3‌-‌‌10-  بلوک دیاگرام کنترل برداری بدون حسگر سرعت. 76

شکل ‏3‌-‌‌11-  ساختمان تخمین سرعت رتور با استفاده از MRAC. 77

شکل ‏3‌-‌‌12-  ساختمان طرح تخمین سرعت با استفاده از جریان های استاتور. 82

شکل ‏4‌-‌‌1-  شمای گرافیکی مدل موتور القایی. 85

شکل ‏4‌-‌‌2-  شمای گرافیکی مدل اینورتر کنترل باند تلرانس جریان. 86

شکل ‏4‌-‌‌3-  شمای کلی سیستم کنترل. 87

شکل ‏4‌-‌‌4-  شمای گرافیکی طرح کلی تولید پالس‌های اینورتر. 88

شکل ‏4‌-‌‌5-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده شار رتور. 88

شکل ‏4‌-‌‌6-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده بردارهای یکه. 89

شکل ‏4‌-‌‌7-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89

شکل ‏4‌-‌‌8-  شمای گرافیکی زیر سیستم محاسبه کننده . 89

شکل ‏4‌-‌‌9-  شمای گرافیکی زیر سیستم تخمین‌گر سرعت. 90

شکل ‏4‌-‌‌10-  سرعت واقعی و تخمینی. 91

شکل ‏4‌-‌‌11-  اختلاف سرعت واقعی و تخمینی. 91

شکل ‏4‌-‌‌12- الف-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 92

شکل ‏4‌-‌‌12- ب-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93

شکل ‏4‌-‌‌12- پ-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 93

شکل ‏4‌-‌‌12- ت-  نمودار جریان‌های سه‌فاز ترمینال‌های استاتور. 94

شکل ‏4‌-‌‌13- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95

شکل ‏4‌-‌‌13- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 95

شکل ‏4‌-‌‌13- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96

شکل ‏4‌-‌‌13- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز a. 96

شکل ‏4‌-‌‌14- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97

شکل ‏4‌-‌‌14- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 97

شکل ‏4‌-‌‌14- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98

شکل ‏4‌-‌‌14- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز b. 98

شکل ‏4‌-‌‌15- الف-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99

شکل ‏4‌-‌‌15- ب-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 99

شکل ‏4‌-‌‌15- پ-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100

شکل ‏4‌-‌‌15- ت-  نمودار جریان‌‌های مرجع و تولیدی اینورتر فاز c. 100

شکل ‏4‌-‌‌16- نمودار جریان‌‌های مرجع در محورهای d-q. 101

شکل ‏4‌-‌‌17- نمودار ولتاژ خطی فازهای a-b. 102

شکل ‏4‌-‌‌18- نمودار گشتاور الکترومغناطیسی. 102

فهرست جداولصفحه

جدول ‏4‌-‌‌1- مقادیر پارامترهای موتور القایی ……………………………………………………………………………………….  85

مقدمه

 ماشین‌های القایی نسبتاً ارزان و مقاوم هستند زیرا آن‌ها را می‌توان بدون حلقه‌های لغزان یا کموتاتور ساخت. این ماشین‌ها بصورت گسترده ای در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. بدین خاطر باید توجه بیشتری به کنترل موتور القایی برای شروع به کار ، ترمز کردن ، عملکرد چهار ناحیه ای و غیره نمود. کنترل حلقه باز ماشین با فرکانس متغیر ممکن است هنگامی که موتور عملکردی در گشتاور پایدار با نیاز به تنظیم سرعت دارد، درایو با تغییر سرعت رضایت بخشی را ارائه دهد. اما زمانی که به یک درایو با پاسخ دینامیکی سریع و سرعت صحیح یا کنترل گشتاور نیاز است یک کنترل حلقه باز، رضایت بخش نیست. بنابراین نیاز است که موتور در مد حلقه بسته عمل کند. عملکرد دینامیکی سیستم درایو ماشین القایی روی عملکرد کلی سیستم اثر زیادی می‌گذارد. از آن جایی که کنترل موتور القایی یک مدل غیر خطی دارد، انجام آن، یک کار مشکل می‌باشد. چرا که متغیرهای رتور به ندرت قابل اندازه گیری هستند و پارامترهای آن تحت شرایط کار تغییر می‌کنند. برای کنترل سرعت موتور القایی از چندین تکنیک استفاده می‌شود.این طرح می‌تواند به دو گروه اصلی تقسیم بندی شود:

الف) کنترل اسکالر : یکی از اولین روش های کنترل ماشین های القایی، کنترل سرعت ولت بر هرتز            که آن را به عنوان یک روش اسکالر می‌شناسیم، می‌باشد که ماشین با نسبت ولتاژ به فرکانس ثابت ، به منظور ثابت نگه داشتن شار فاصله هوایی و تولید ماکزیمم حساسیت گشتاور ، تحریک می‌شود. این روش نسبتاً ساده است. اما نتایج رضایت بخشی برای کاربردهای با عملکرد سطح بالا ، به بار نمی‌آورد. این موضوع ناشی از این حقیقت است که در روش اسکالر یک کوپلینگ ذاتی بین گشتاور و شار فاصله هوایی وجود دارد و این امر موجب کندی پاسخ ماشین القایی می‌گردد.

ب) کنترل برداری یا کنترل جهت یابی میدان[1]: برای غلبه بر محدودیت های روش کنترل اسکالر ، روش های جهت یابی میدان توسعه داده شدند. دراین روش متغیرها به یک چهارچوب مرجع انتقال داده می‌شوند که از نظر دینامیکی همانند کمیت های dc می‌گردند. کنترل مجزا بین شار و گشتاور این اجازه را می‌دهد که ماشین القایی به یک پاسخ گذرای سریع برسد. بنابراین جهت یابی میدان درایو ماشین القایی می‌تواند برای کاربردهای با عملکرد بالا جایی که به طور سنتی ماشین های dc استفاده می‌شدند، استفاده شود. طرح های بهتر از کنترل سنتی به یک حس گر سرعت برای عملکرد حلقه بسته نیاز دارد. حس گر سرعت چندین عیب از نقطه نظر درایو نظیر قیمت ، قابلیت اعتماد و ایمنی در مقابل نویز دارد. اخیراً دیدگاههای مختلف سرعت بدون حس گر در مقالات مختلف پیشنهاد شده است. اما به دلیل وجود متغیرهای متعدد و غیر خطی دینامیک موتور القایی ، تخمین سرعت روتور و شار بدون اندازه گیری متغیرهای مکانیکی هنوز نیز کاری مشکل می‌باشد.

در یک درایو موتور القایی سه قسمت عمده اصلی وجود دارد : یک موتور القایی ، یک دستگاه الکترونیک قدرت و یک کنترل کننده .

تعداد صفحه : 117

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید