روش های کنترل موتور القایی (بخش سوم)

روش های کنترل موتور القایی (بخش سوم)

در بخش های قبلی روش های کنترل اسکالر و روش کنترل برداری جهت یابی میدان برای کنترل موتور القایی شرح داده شد. همان طور که گفته شد درست است که روش کنترل برداری بر اساس جهت یابی میدان (FOC) می تواند موتور را براحتی کنترل کند ولی اشکال این روش پیچیده بودن ساختار، وابستگی به پارامترهای ماشین و همچنین وجود چند کنترل کننده (جریان) در ساختار این روش است.

برای حل این مشکلات روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control) ارائه شد. همان طور که از اسم این روش مشخص است در این روش مستقیماً گشتاور کنترل می شود.
مزیت های این روش عبارت اند از:

  • ساختار ساده
  • وابسته نبودن به پارامترهای ماشین
  • سرعت عملکرد دینامیکی خوب برای گشتاور و شار

در این روش دیگر احتیاجی به بلوک های مجزاسازی ولتاژ و حلقه کنترل جریان برای کنترل موتور القایی نمی باشد. در این روش حلقه کنترل جریان وجود ندارد بنابراین بردار ولتاژ طوری انتخاب می شود که خطای گشتاور و شار حداقل شود.

برای اینکه با عملکرد این روش آشنا شویم ابتدا باید نحوه تشکیل بردار ولتاژ بوسیله اینورتر را توضیح دهیم.
ساختار یک اینورتر منبع ولتاژی (VSI) بصورت زیر می باشد:

Inverter
توجه کنید که دو کلید موجود در هر ساق با هم نمی توانند روشن شوند زیرا منبع را اتصال کوتاه می کنند. با توجه به جدول زیر که مربوط به حالت های مختلف برای کلیدها می باشد می توان دریافت که 8 حالت برای بردار ولتاژ خروجی داریم:

Switching  State

بردار حالتی که تمام کلیدها روشن (V7) و تمام کلیدها خاموش (V0) هستند را بردار ولتاژ صفر می نامند. 6 حالت دیگر بردارهای اصلی را نشان می دهند که اندازه آنها 2/3 ولتاژ لینک DC می باشد.

Voltage Vector

با توجه به این 6 بردار اصلی صفحه ولتاژ به 6 ناحیه تقسیم می شود که هر ناحیه با بردار خود نام گذاری می شود. این نواحی بصورت زیر هستند:

Sector

توجه کنید که هر بردار در وسط ناحیه خود قرار دارد. حال که با ساختار اینورتر آشنا شدیم نحوه کنترل مستقیم گشتاور را توضیح می دهیم.
با توجه به شکل زیر می توان رابطه گشتاور بر حسب شار روتور و استاتور را بصورت زیر نوشت:

Stator & Rotor Flux Phasor

DTC (1)

که ψr شار روتور، ψs شار استاتور و γ زاویه بین شار استاتور و روتور می باشد.در صورتی که از افت ولتاژ اهمی استاتور صرف نظر کنیم با توجه به رابطه شار استاتور می توان نوشت:

DTC (2)

بنابراین در فاصله زمانی کوچک تغییرات شار با ولتاژ برابر است:

DTC (3)

از طرفی برای شار روتور برحسب شار استاتور می توان نوشت:

DTC (4)

رابطه بالا بدین مفهوم است که شار روتور با یک تاخیر درجه اول به شار استاتور بستگی دارد یعنی می توان در هنگام تغییر شار استاتور شار روتور را ثابت در نظر گرفت و از تغییرات آن صرف نظر کرد.
به عبارت دیگر می توان با اعمال ولتاژ مناسب شار استاتور را تغییر داد و زاویه بین شار روتور و شار استاتور و در نتیجه گشتاور موتور را کنترل کرد.
 مسئله مهم انتخاب بردار ولتاژ مناسب برای کنترل می باشد. فرض کنید شار در ناحیه اول باشد:

Select Vector in DTC

همان طور که مشخص است با اعمال هر یک از 6 بردار نشان داده شده در شکل تغییرات گشتاور و شار مختلفی صورت می پذیرد. مثلا اگر بردار ولتاژ V3 را اعمال کنیم شار را کاهش و گشتاور را افزایش می دهد.

بطور کلی می توان گفت که اگر بردار شار استاتور در ناحیه n باشد اعمال بردارهای ولتاژ Vn-1,Vn,Vn+1 موجب افزایش شار و اعمال بردارهای Vn+2,Vn-2,Vn+3 باعث کاهش شار می شود. اعمال بردارهای Vn+1,Vn+2 باعث افزایش گشتاور و اعمال بردارهای Vn-1,Vn-2 باعث کاهش گشتاور می شوند. بردارهای Vn,Vn+3 بسته به مکان شار ممکن است گشتاور را کاهش یا افزایش بدهد. تاثیر اعمال هر یک از بردارها بصورت خلاصه در جدول زیر نمایش داده شده است:

DTC (5)
 
در این روش کنترلی از کنترل هیسترزیس استفاده می شود. برای شار از کنترل دو سطحی و برای کنترل گشتاور (جهت کاهش ریپل گشتاور) از کنترل سه سطحی استفاده می شود بدین معنی که:

DTC (6)

با توجه به جدول تغییرات شار و گشتاور بر حسب بردار ولتاژ اعمال شده و همچنین سطوح کنترل هیسترزیس می توان جدول زیر را بعنوان جدول کلید زنی در نظر گرفت:

Switching Table for Direct Torque Control

بلوک دیاگرام کنترلی روش DTC بصورت زیر می باشد:

Direct Torque Control Block Diagram

همان طور که از بلوک دیاگرام مشخص است تنها پارامتر استفاده شده ی ماشین، مقاومت استاتور می باشد.

منحنی تغییرات گشتاور و شار بصورت زیر می باشد:

Torque & Flux in DTC

 

نتیجه شبیه سازی:

نتیجه شبیه سازی شار روتور و استاتور در بردار فضایی با Matlab بصورت زیر می باشد:

Stator & Rotor Flux

همان طور که مشخص است ریپل گشتاور و شار بسیار زیاد می باشد. در کل معایب روش کنترل مستقیم گشتاور عبارت اند از:

  • فرکانس سوئیچینگ متغیر (بدلیل استفاده از کنترل هیسترزیس)
  • عملکرد ضعیف در سرعت پایین (زیر 5 درصد سرعت نامی)
  • ریپل بالا ی گشتاور
  • اعوجاج در شار در هنگام تغییر نواحی
  • احتیاج به فرکانس نمونه برداری بالا برای اجرای کنترل دیجیتال (حدود 40KHz)

جهت سفارش پروژه شبیه سازی روش DTC با نرم افزار Matlab بر روی عکس زیر کلیک کنید.
 

Buy

 

یک امتیازدو امتیازسه امتیازعالی بودخیلی عالی بود (2 votes, average: 5٫00 out of 5)
Loading...
asynchrone motor DC Link Voltage DC Motor Decouple Direct direct torque control Direct Torque Control Block diagram Direct Torque Control Block diagramDirect Torque Control matlab simulation Direct Torque Control simulation dq dtc fbase field oriented control flux FOC frequency Hysteresis Hysteresis control induction machine induction motor Induction motor control induction motor torque Magnetizing Flux Oriented Matlab MMF rotor Rotor Flux Oriented scalar control Sector slip speed control Squirrel cage type stator switching table Swtiching state torque vector control Voltage Source Inverter Voltage Vector VSI استاتور افت ولتاژ مقاومت استاتور اینورتر اینورتر منبع ولتاژی بازده موتور بلوک دیاگرام بلوک دیاگرام کنترلی پارامترهای موتور پایدار پروژه شبیه سازی روش DTC با نرم افزار Matlab پروژه شبیه سازی روش DTC با نرم افزار متلب تعداد قطب های موتور تلفات آهنی هسته استاتور جهت دهی شار روتور حلقه باز حلقه باز و حلقه بسته حلقه بسته حلقه کنترل جریان دانلود شبیه سازی دانلود شبیه سازی روش DTC دانلود شبیه سازی روش DTC با نرم افزار Matlab دانلود شبیه سازی روش DTC با نرم افزار متلب دانلود شبیه سازی روش کنترل مستقیم گشتاور دستگاه dq دستگاه مرجع ساکن رابطه گشتاور روتور روتور سیم بندی شده روتور قفس سنجابی روش جهت دهی شار استاتور روش جهت دهی شار روتور روش کنترل برداری روش کنترل برداری مستقیم: روش کنترل مستقیم گشتاور روش مستقیم روش مستقیم (Direct) روش های کنترل موتور القایی زاویه بین شار استاتور زاویه شار روتور سرعت روتور سرعت عملکرد دینامیکی خوب برای گشتاور و شار سرعت لغزش سیم پیچی سیم پیچی میدان شبیه سازی شبیه سازی با نرم افزار Matlab شبیه سازی روش DTC شبیه سازی روش کنترل مستقیم گشتاور فرکانس تغذیه موتور فرکانس مبنا قاب مرجع قاب مرجع dq قاب مرجع روتور قاب مرجع ساکن قاب مرجع سنکرون قطب کاهش ریپل گشتاور کنترل اسکالر کنترل برداری کنترل دو سطحی کنترل سرعت کنترل سه سطحی کنترل کننده کنترل مستقیم گشتاور کنترل موتور القایی کنترل هیسترزیس کنترل هیسترزیس دو سطحی کنترل هیسترزیس سه سطحی گرم شدن هسته استاتور لغزش لغزش موتور ماشین ماشین القایی ماشین های الکتریکی متلب مدار مجزاساز مدل موتور القایی مزیت های موتور القایی معادلات موتور القایی مقاومت منحنی تغییرات گشتاور و شار منحنی گشتاور موتور آسنکرون موتور القایی موتور غیرهمزمان میدان استاتور هسته استاتور وابستگی به پارامترهای ماشین وابستگی گشتاور و شار ولتاژ القایی ولتاژ تغذیه

19 Comments

mahdi

درباره3 سال ago

سلام معمول ترین روش کنترل موتورهای القایی کدام روش است یا به عبارتی راحت ترین روش ؟

پاسخ دادن

Admin

درباره3 سال ago

راحت ترین و ارزان ترین روش، روش کنترلی V/f است زیرا محسبات سنگینی لازم ندارد ولی عیب های خودش را نیز دارد

پاسخ دادن

ali

درباره3 سال ago

سلام منبع روش DTC چه کتابی و نوشته چه کسی می باشد و کدام فصل ؟( روابط هم داخل کتاب می باشد ؟) و از چه نوع موتور القایی در این روش استفاده می شود ؟ سپاس

پاسخ دادن

Admin

درباره3 سال ago

کتاب آقای Peter Vas و کتاب Control of Induction Motors by [Andrzej M.Trzynadlowski] فصل هشتم می باشد

پاسخ دادن

ali

درباره3 سال ago

سلام ورودی سیستم کنترلی DTC بردار Te و Fs می باشند آیا محودیتی در رنج اینها داریم مثل بالاتر از گشتاور نامی یا خیر ؟ wk - wmec - wr -wm - wr چه سرعتهایی می باشند و چه رابطه ای با هم دارند ؟ با تشکر

پاسخ دادن

Admin

درباره3 سال ago

بله این پارامترها باید کمتر از مقدار نامی موتور باشند.

wr سرعت الکتریکی روتور وwm سرعت مکانیکی روتور می باشند و بصورت زیر با هم رابطه دارند:

wr=(P/2)wm

پاسخ دادن

ali

درباره3 سال ago

سلام wk چطور آیا سرعت دلخواه می باشد ؟ window comprator چه بلوکی می باشد ( نحوه کار) باتشکر

پاسخ دادن

Admin

درباره3 سال ago

منظورتان از wk چه می باشد؟

window comprator همان بلوک هیسترزیس می باشد.

در نرم افزار متلب بلوک Relay کار هیسترزیس را می کند.

پاسخ دادن

مصطفی

درباره2 سال ago

سلام دوست عزیزوقت شما بخیربه خاطر در اختیار قرار دادن مطالب رایگانی که در سایت تون میگذارید ممنونم بنده قبلا یه پروژه از شما خریدم و ازش راضی بودم و از این بابت ازتون ممنونم می خواستم اگه میشه لطف کنید کتاب Control of Induction Motors by [Andrzej M.Trzynadlowski رو که مطالب بالا رو از اون این کتاب استخراج کرده اید برام ایمیل کنید یا حداقل فصل شماره 8 رو برام بفرستید... ممنون میشم خواهش میکنم زود جواب بدهید ازتون ممنونم

پاسخ دادن

sina

درباره2 سال ago

با سلام. من شبیه سازی رو انجام دادم ولی در قسمت سوئیچ هاش موندم.نمی دونم از lookup table استفاده کنم یا از چیزه دیگه.ممنون می شم راهنمایی کنین.

پاسخ دادن

Admin

درباره2 سال ago

اگر نحوه استفاده از Lookup table را نمی دانید بهتر است از یک Matlab Function استفاده کنید و با دستورات if جدول را تنظیم کنید.

پاسخ دادن

مرتضی

درباره2 سال ago

سلام . اندازه شار مرجع چطور تعیین میشه ؟ که موتور هم اشباع نشه. حداگثر گشتاور مرجع چقدر میتونه باشه ؟ ممنون میشم اگه راهنمایی کنید

پاسخ دادن

Admin

درباره2 سال ago

شار مرجع و همچنین گشتاور مرجع همان مقادیر نامی موتور هستند و از روی مدار معادل حالت دائم حساب می شود.

پاسخ دادن

سامان

درباره8 ماه ago

سلام ممنون از سایت خوبتون با افزایش باند هیسترزیس باید تعداد کلید زنی ها کاهش پیدا کنه ولی اینجا افزایش پیدا میکنه چرا؟ در کل چجوری فرکانس کلید زنی سوئیچ ها رو اندازه بگیرم؟ ممنون اگه جواب بدید

پاسخ دادن

Admin

درباره8 ماه ago

در روش هیسترزیس بطور قاطع نمی توان چنین نتیجه ای گرفت (البته معمولا درست است) و ممکن است که باند هیسترزیس ۱۰ با باند هیستزیس ۵۰ تفاوتی در شکل موج ها نداشته باشد.

برای محاسبه فرکانس سویئچینگ تعداد سویيچینگ در یک زمان مشخص را اندازه گیری کرده و متوسط فرکانس سویئچینگ را محاسبه می کنند.

پاسخ دادن

سامان

درباره8 ماه ago

وقتی باند هیسترزیس گشتاور رو کاهش میدم تعداد کلید زنی ها کاهش پیدا میکنه .. در صورتی که طبق نتایجی که از بیشتر مقالات به دست اومده با کاهش باند فرکانس کلید زنی بیشتر میشه.. به نظرتون این تناقض نیست؟ با استفاده از سیمولینک این پروژه چجور بفهمم فرکانس کلید زنی افزایش داشته یا کاهش؟ ببخشید که زیاد سوال میپرسم دارم رو پایان نامم که بهبود این روشه کار میکنم ..ممنون که کمک میکنین.

پاسخ دادن

Admin

درباره8 ماه ago

بله بنظرم جایی مشکل دارد و نباید چنین اتفاقی بیافتد.

برای اندازه گیری فرکانس کلید زنی از بلوک counter استفاده کنید.

پاسخ دادن

مجتبی

درباره3 ماه ago

با سلام برای کنترل ژنراتور شار محوری مغناطیس دائم 1kw ( axial flux permanent magnet syncronous generator ) برای کاربرد توربین بادی چه روشی رو پیشنهاد میکنید؟ اساسا نوع ژنراتور در تعیین روش کنترلی تاثیر داره؟ استفاده از گیربکس یا عدم استفاده چطور؟

پاسخ دادن

Admin

درباره3 ماه ago

استفاده از گیربکس بستگی به توربین و تعداد قطب های ژنراتور دارد. همچنین ساختار اتصال به شبکه (استفاده از یکسوساز یا اینورتر) نیز می توان یک عامل مهم باشد.

در کل این سوال ها خیلی تخصصی هستند و باید به مقالات مرتبط مراجعه شود.

پاسخ دادن

Leave a Comment

Please be polite. We appreciate that.
Your email address will not be published and required fields are marked


*

code