ز شکنندگی حس‌گرهای مکانیکی و مشکلات نصب آن در بعضی از کاربردها برای مصرف کنندگان آشکار شد. تکنیک های مختلفی برای به دست آوردن سرعت رتور و تخمین شار رتور یک ماشین القایی برای کنترل بدون حس گر در دو دهه گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است که می‌تواند به صورت زیر در حالت کلی طبقه بندی شود :
1ـ موضوع قطب بر جسته
2ـ مدل ولتاژ و جریان تخمین گرهای شار و سرعت
3ـ طرح تطبیقی مدل مرجع
4ـ رؤیتگر تطبیقی
5ـ فیلترهای کالمن توسعه یافته6
6- رؤیتگرهای مد لغزشی7
7ـ شبکه عصبی مصنوعی و هوش مصنوعی مبتنی بر کنترل بدون حس گر.
دیدگاه قطب های برجسته که عملکرد در سرعت پایین قابل قبولی دارد مبتنی بر تزریق سیگنال های تست با فرکانس بالا است که در اشباع ناشی از برجستگی رتور یا ساختمان هندسی تجسس می‌کند. این روش به دقت بالا در اندازه گیری و افزایش پیچیدگی سخت افزار و نرم افزار مربوط به طرح کنترل برداری استاندارد نیاز دارد. در اثر تزریق سیگنال فرکانس بالا ، امکان بوجود آمدن ریپل های گشتاور ، لرزش و نویز قابل شنیدن می‌باشد. علاوه بر این به دلیل داشتن یک گنجایش پایین در داشتن برجستگی رتور در موتورها، پاسخ مطلوبی در این روش بدست نمی‌آید. در حقیقت بالا بردن برجستگی به طراحی ماشین نیازمند است و یا اینکه برجستگی مبتنی بر تکنیک ماشین مخصوص است و نمی‌توان آن را در ماشین استاندارد اجراء کرد. مدل ولتاژ همچنین به اندوکتانس نشتی نیز وابسته است. مدل جریان رؤیتگر شار برای عملکردهای بهتر در سرعت های پایین در نظر گرفته می‌شود. همچنین دقت این روش نسبتاً بی تأثیر از اندوکتانس نشتی برای هر وضعیت عملکردی است. اما این روش در سرعت بالا خوب کار نمی‌کند که دلیل آن تغییرات مقاومت رتوربه خاطر حرارت است. برای بهتر شدن عملکرد ، پیشنهاد شده است که رؤیتگر مدل جریان در سرعت پایین و رؤیتگر مدل ولتاژ در سرعت بالا استفاده شود.
در سیستم تطبیقی مدل مرجع یک تخمین گر شار به عنوان مدل مرجع عمل می‌کند و دیگری به عنوان تخمین گر تطبیقی عمل می‌نماید. تخمین بر اساس مقایسه بین خروجی های دو تخمین گر صورت می‌گیرد و آن گاه خطای خروجی به عنوان یک مکانیزم مناسب تطبیق برای درایو استفاده می‌شود که سرعت تخمینی را تولید می‌کند. این روش ها نیاز به انتگرال گیری دارد. برای غلبه بر مشکل انتگرال گیری پِنگ8 در ]5[ پیشنهاد استفاده از نیروی ضد محرکه الکتریکی و توان راکتیو لحظه ای را به عنوان راههای دیگر تخمین سرعت در کنترل کننده های تطبیقی مطرح کرده است.
دیدگاههای مبتنی بر رؤیتگر تطبیقی می‌توانند عملکرد ارجح تری با استفاده از قوانین مشتق شده تطبیقی با محاسبات نسبتاً ساده داشته باشند. هر چند نیرومندی پارامتری شان با اطمینان ضمانت نمی‌شود. رؤیتگرهای کاهش مرتبه یافته نیز طراحی شده اند که در آنها تنها شار رتور و نه جریان استاتور تخمین زده می‌شود. آن گاه با استفاده از خطای بین بردار واقعی ولتاژ استاتور و یکی از مقادیر تخمینی عمل تصحیح انجام می‌شود. به هر حال این روش به افزودن یک حس گر ولتاژ نیازمند است که چنین چیزی مطلوب نیست. کالمن فیلترهای توسعه یافته نیز مطرح شده اند چرا که پتانسیل حل بهتر تخمین شار را دارند. متأسفانه این دیدگاه شامل بعضی معایب ذاتی نظیر هزینه مربوط به محاسبه و نداشتن طراحی ویژه و موضوع میزان سازی است. استفاده از مد لغزشی به خاطر داشتن مزیت نیرومندی و غیر حساس بودن پارامترها رواج یافته است. رؤیتگرهای شار با استفاده از تکنیک مد لغزشی برای کنترل بدون حس گر ماشین القایی طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها از یک رؤیتگر شار مدل جریان استفاده می‌کنند و یک تصحیح ترم خطای تخمین جریان را به کار می‌برند.
این رؤیتگرها به سرعت رتور و ثابت زمانی رتور برای جریان و تخمین های شار نیاز دارد. بنابراین یک خطا در تخمین سرعت یا ثابت زمانی رتور روی تخمین های شار و سرعت تأثیر می‌گذارد.رویتگرهای شبکه عصبی مصنوعی و هوش مصنوعی می‌توانند به عملکرد بالا دست یابند ولی نسبتاً پیچیده بوده و نیازمند به زمان زیاد محاسبه هستند.
علائم استفاده شده در معادلات این فصل به شرح زیر می‌باشند:
: مقاومت رتور و استاتور
Llr ، Lls : اندوکتانس نشتی رتور و استاتور
Lm : اندوکتانس مغناطیس شوندگی
Ls = Lls + Lm : اندوکتانس معادل استاتور
Lr = Llr + Lm : اندوکتانس معادل رتور
: ثابت نشتی
: ثابت زمانی رتور
سرعت موتور :
سرعت سنکرون :
Te : گشتاور الکترومغناطیس
TL : گشتاور بار
P : تعداد جفت قطب ها
J : ثابت اینرسی موتور
: عملگرمشتق
Vds , Vqs : مؤلفه های d و q ولتاژهای استاتور (مرجع گردان)
: مؤلفه های d و q جریان های استاتور
idr , iqr : مؤلفه های d و q جریان های رتور
: مؤلفه های d و q شار پیوندی استاتور
: مؤلفه های d و q شار پیوندی رتور
: مؤلفه های ولتاژهای استاتور (مرجع ساکن)
: مؤلفه های جریان های استاتور
: مؤلفه های جریان‌های رتور
: مؤلفه های شار پیوندی استاتور
: مؤلفه های شار پیوندی روتور
: جریان های تخمینی استاتور
: شار پیوندی تخمینی رتور
: شار پیوندی تخمینی استاتور
روش‌هایی برای کنترل سرعت
درایوهای AC بدون حس‌گر سرعت
2-1-مقدمه
درایوهای Ac با کنترل تمام دیجیتال به یک تکنولوژی برتر در رنج وسیعی از کاربردها از قیمت پایین تا سیستم های گران قیمت با عملکرد سطح بالا رسیده اند. ادامه پژوهش بر روی حذف حس گر سرعت روی محور ماشین بدون اخلال در عملکرد دینامیکی سیستم کنترل درایو متمرکز شده است. تخمین سرعت یک توجه ویژه به درایوهای موتور القایی است که سرعت مکانیکی رتور با سرعت میدان مغناطیسی گردان متفاوت است. از مزایای درایو موتور القایی بدون حس گر سرعت می‌توان به قیمت کمتر ، اندازه کوچکتر درایو ماشین ، حذف سیم های حس گر و افزایش قابلیت اعتماد اشاره کرد. در سال های نزدیک قبلی راه حل های متفاوت متنوعی برای این درایوهای بدون حس گر پیشنهاد شده است. در این فصل مزایا و محدودیت های روش های انجام این کار مورد بحث قرار می‌گیرد. برای این کار از دیاگرام گذر سیگنال کمیت های فضای برداری مختلط جهت توصیف فیزیکی و ریاضی هوشمندانه سیستم ها در کنترل درایوهای Ac بدون حس گر استفاده شده است.
2-2- دینامیک ماشین
2-2-1-معادلات اساسی
نمایش گرافیکی سیستم های دینامیکی توسط دیاگرام گذر سیگنال یک ابزار خوب و واضح است. بسط این روش به متغیرهای حالت مختلط ، توصیف اغتشاشات سینوسی مقادیر مغناطیسی و الکتریکی اطراف فاصله هوایی مدّور ماشین دوار اخیراً در ]6[ ارائه شده است. این تکنیک یک انتقال سودمند داده ها از رفتار دینامیکی سیستم های مهم و پیچیده را با یک نماد سازی ساده برای فهم پیشنهاد می‌کند. معادلات ماشین در جملات مقادیر فضای برداری مختلط به صورت زیر هستند:
(2-1-الف)(2-1-ب)
جایی که سرعت زاویه ای چهار چوب مرجع، سرعت زاویه ای رتور، ولتاژاستاتور ، مقاومت اهمی رتور و مقاومت اهمی استاتور است.
معادلات شار پیوندی9 به صورت زیر است:
(2- 2- الف)(2- 2-ب)که در آن اندوکتانس مغناطیس کنندگی، اندوکتانس معادل رتور و اندوکتانس معادل استاتور است.
گشتاور الکترومغناطیسی متناسب با مؤلفه z حاصل ضرب خارجی دو متغیر حالت فضای برداری است یعنی . این بیان حلقه دینامیکی سیستم مکانیکی را شکل می‌دهد:

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

(2-3)
که ثابت زمانی نرمالیزه شده مکانیکی و TL گشتاور بار است. باید توجه داشت که زمان نرمالیزه شده است : که فرکانس نامی استاتور است. بالاخره در حالت عمومی هر دو سیم پیچ ماشین چهار چوب مرجع گردان مشترکی را که به انتخاب بستگی دارد می‌بینند.
2-2-2- دیاگرام گذر سیگنال مختلط
معادلات ماشین به فضای برداری مربوطه‌ای وابسته است که متغیرهای حالت انتخاب می‌شوند. بردار جریان و بردار شار رتور را به عنوان متغیرهای حالت انتخاب می‌کنیم که معادلات ماشین را به صورت زیر تبدیل می‌کنند: