برگشتن به برق

دانلود پایان نامه : كنترل مستقيم گشتاور در موتورهاي القايي دو تغذيه و شيوه¬هاي بهبود عملكرد اين روش

۵,۷۰۰ تومان

Continue Shopping
دسته: برچسب: , , , , , , , , , ,

توضیحات

دانلود پایان نامه : كنترل مستقيم گشتاور در موتورهاي القايي دو تغذيه و شيوه¬هاي بهبود عملكرد اين روش

129ص

 

دانشگاه علم وصنعت ایران

دانشكده مهندسي برق

 

سمينار كارشناسي ارشد

 

كنترل مستقيم گشتاور در موتورهاي القايي دو تغذيه و شيوه­هاي بهبود عملكرد اين روش

 

چكيده

در سال­هاي اخير روش­هاي بهبود عملكرد كنترل مستقيم گشتاور (DTC ) در موتورهاي القايي دو تغذيه مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. موضوع اصلي روش كنترل مستقيم گشتاور چگونگي انتخاب بردار ولتاژ مناسب براي كنترل گشتاور و ديگر كميات مورد كنترل مي­باشد.

روش كنترل مستقيم گشتاور كلاسيك در موتورهاي القايي دو تغذيه مانند موتورهاي القايي معمولي داراي نقاط ضعفي مي­باشد. ضمنا با توجه به اينكه ماشين القايي دو تغذيه اغلب به صورت ژنراتور در نيروگاه بادي استفاده مي­گردد. ايجاد شرايط لازم براي اتصال نيروگاه به شبكه و امكان ايجاد كنترل جريان راكتيو و ضريب توان در شبكه داراي اهميت بسياري مي­باشد.

در اين سمينار علاوه بر بيان روش­هايي براي ازبين بردن عيوب كنترل مستقيم گشتاور كلاسيك نظير كاهش كاهش و تثبيت فركانس كليدزني و كاهش ريپل شار و گشتاور به بيان ساختارهايي از روش كنترل مستقيم گشتاور مي­پردازيم كه در آن بتوان سنكرونيزم ژنراتور با شبكه را فراهم كرد و يا جريان راكتيو و ضريب توان را توسط اين ساختار كنترل كرد.

 

 

فهرست مطالب

 

فصل اول: مقدمه

1-1-  اهميت کنترل موتور القايي. 1

1-2- محرکه هاي با کارايي بالا در کنترل موتورهاي القايي. 1

1-3- کنترل برداري موتور القايي. 3

1-4- کنترل مستقيم گشتاور 4

1-5- اهمیت استفاده از ماشین القایی دو تغذیه. 6

 

فصل دوم: اصول كلي كنترل مستقيم گشتاور

2-1- مقدمه. 9

2-2- بردارهاي اينورتر منبع ولتاژ سه فازه ) VSI ( 10

2-3- کنترل مستقيم شار : 11

2-4- کنترل مستقيم گشتاور : 15

2-5-تشکيل جدول کليد زنی. 18

 

فصل سوم: كنترل مستقيم گشتاور با دو جدول كليدزني

3-1- مدل VSI   21

3-2- مدل DFIM   23

3-3- مدل نهایی. 26

3-4- کنترل مستقیم گشتاور 27

3-4-1- اصول DTC.. 27

3-4-2- DTC به کار رفته برای موتور القایی دو تغذیه. 30

3-5- نتایج آزمایش… 33

فصل چهارم: كاهش ريپل گشتاور در موتور القايي با جاروبك

4-1- موتور القایی دو تغذیه. 37

2- مطالعه تاثیر بردارهای ولتاژبر موتور القایی دو تغذیه-4. 38

4-3- استراتژی DTC  پیشبین برای حداقل کردن ریپل گشتاور در فرکانس سوئیچینگ ثابت41

4-4- استراتژی کنترل DTC برای کاهش ریپل گشتاور و شار و فرکانس کلیدزنی کم. 43

4-5-کاهش تلفات توان در حالت کلید زنی. 47

4-6- نتایج شبیه سازی. 50

فصل پنجم: كنترل مستقيم گشتاور ژنراتور القايي دوتغذيه با ضريب توان قابل تنظيم روتور

5-1- مدل توربين بادي. 53

5-2- اصول كنترل مستقيم گشتاور 54

5-3- كنترل ضريب توان قابل تنظيم روتور 57

5-4- ارتباط ميان ضريب توان استاتور و ضريب توان روتور 58

5-5- تعيين سيستم کنترل مستقيم گشتاور درDFIG.. 59

5-6- تخمين سكتور شار روتور 61

5-7- انتخاب بردار ولتاژ روتور 62

5-8-كنترل مستقيم گشتاور با ضريب توان قابل تنظيم استاتور 64

5-9- نتايج شبيه سازي. 69

فصل ششم: سنكرونيزم با شبكه براي ماشين­هاي القايي دو تغذيه توسط كنترل مستقيم گشتاور

6-1- مقدمه. 73

6-2- تشريح سيستم DFIG.. 74

6-2-1 DTC براي مبدل سمت روتور 76

6-2 -2- كنترل برداري مبدل سمت منبع. 79

6-3- فرايند سنكرونيزم با شبكه. 80

6-4- كنترل مستقيم گشتاور براي ايجاد سنكرونيزم. 82

6-5- باز بست خودكار 84

6-6- كنترل مستقيم گشتاور مجازي براي ماشينهاي القايي دو تغذيه متصل به شبكه. 84

6-6-1- اصول كنترل مستقيم گشتاور مجازي. 86

6-7- نتايج شبيه سازي. 93

فصل هفتم: کنترل مستقیم گشتاور برای موتورهای القایی دو تغذیه بدون جاروبک

7-1- مقدمه. 98

7-2- ماشين مدل. 99

7-3- سرعت عملكرد سنكرون. 101

7-4- كنترل مستقيم گشتاور 101

7-4-1- معادلات توصيف كننده مشتق شار و گشتاور 102

7-4-2- جدول بردارهاي ولتاژ 105

7-5- استراتژي حداقل كردن ريپل گشتاور 109

    7-6- نتايج شبيه سازي. 112

 

 نتيجه گيري. 112

 مراجع. 112

 

فصل اول

مقدمه

1-1-  اهميت کنترل موتور القايي

موتورهاي القايي از نظر هزينه و سادگي ساخت نسبت به انواع ديگر موتورها برتري دارند و  به طور وسيع در صنعت مورد استفاده قرار گرفته­اند. از اين رو کنترل اين نوع موتورها از اهميت خاصي برخوردار است. اما با وجود سادگي ساختار ماشين القايي کنترل دور و موقعيت آنها براي داشتن سرعت و گشتاور دلخواه، پيچيده تر از ساير موتورها در صنعت مي­باشد]3[.

 

1-2- محرکه هاي با کارايي بالا در کنترل موتورهاي القايي

در سال 1986 که ايده روش کنترل مستقيم گشتاور[1](DTC) اولين بار توسط Takashi مطرح شد و نيز در طي آن تا سال 1996 که اولين درايو DTC توسط شرکت ABB به بازار عرضه شد، روش کنترل برداري تنها روش کارآمد و کاربردي با پاسخ ديناميکي گشتاور مناسب و مورد استفاده در صنعت بود ]1[.  يکي از مشکلات اصلي کنترل برداري علاوه بر زياد بودن حجم محاسبات به دليل تبديلات متوالي و پيچيده براي از بين بردن کوپلاژ بين محورها و ساده شدن روابط شار و گشتاور،  نياز به استفاده از سنسور دقيق به منظور پيدا کردن موقعيت شار روتور است، که در کاربردهاي ارزان قيمت صرف هزينه براي سنسور قابل قبول نيست و درصورت استفاده از روش کنترل برداري بدون سنسور، که هم اکنون تحقيق و بررسي بر روي اين روشها ادامه دارد،  منجر به افزايش پيچيدگي و حجم محاسباتي بسيار زياد و استفاده از  DSPهاي پرقدرت و گران قيمت مي­شود. به طور کلي، محرکه­هاي موتورهاي القايي مبتني بر کنترل گشتاور براي استفاده در کاربرد­هاي با کارايي بالا، دو نوع هستند:

–  محرکه هاي مبتني بر کنترل جهت دار بردار ([2]FOC)

–  محرکه هاي مبتني بر کنترل مستقيم گشتاور (DTC)

 

شکل 1-1- دسته بندي انواع روشهاي کنترل موتور القايي

 

1-3- کنترل برداري موتور القايي

با ظهور محرکه­هاي مبتني بر کنترل برداري که در حدود 30 سال پيش توسط محققان آلماني معرفي و ارايه گرديد، کنترل موتورهاي جريان متناوب، با ايجاد کانال­هاي مستقل کنترل شار و گشتاور، مشابه کنترل موتورهاي جريان مستقيم شد. در يک سيستم کنترل برداري نياز به داشتن پارامترهاي دقيق ماشين امري ضروري است و هرگونه عدم هماهنگي بين پارامترهاي موتور و پارامترهاي مورد استفاده در محاسبات سيستم کنترل برداري موجب اختلال در کار سيستم مي­شود. با فرض ثابت بودن موقعيت زاويه اي شار روتور نسبت به قاب مرجع گردان، فازور جريان استاتور به دو مؤلفه همسو با شار روتور وعمود بر آن تجزيه مي­شود. مؤلفه همسو با شار، جريان توليد کننده ميدان و مؤلفه عمود بر آن، جريان توليد کننده گشتاور است. تجزيه جريان استاتور نيازمند اطلاع از موقعيت شار روتور است. اين زاويه شار مي­تواند مستقيماً در روش کنترل برداري مستقيم اندازه گيري شود يا در روش کنترل برداري غير مستقيم محاسبه شود. عدم نياز به سنسورهاي زاويه شار و امکان کار در سرعتهاي پايين، کنترل برداري غير مستقيم را در مقايسه با کنترل برداري مستقيم کاربردي تر کرده است.­ عمده ترين مشکلي که در اين نوع کنترل وجود دارد تغيير پارامترهاي ماشين در شرايط کاري است .با توجه به اينکه در طراحي سيستم کنترل برداري از پارامترهاي ثابت موتور استفاده مي­شود،  ولي در عمل به خاطر شرايط کاري و تغيير دما و عامل اشباع مغناطيسي هسته، اين پارامترها دچار تغيير مي­شوند و اين باعث عدم هماهنگي بين پارامترهاي موتور و پارامترهاي مورد استفاده در محاسبات سيستم کنترل برداري شده و موجب اختلال در کار سيستم مي­شود]1و2[.

 

 

1-4- کنترل مستقيم گشتاور

مطالعات و تحقيقات بعدي براي دستيابي به روش­هاي نوين ديگر براي کنترل موتور القايي منجر به ارائه و معرفي روش کنترل مستقيم گشتاور(DTC) توسط محققان ژاپني و آلماني، و در اواسط دهة 80 ميلادي روشهاي نويني در کنترل موتور القايي پايه گذاري شد. در اين زمان M.Depenbrok  روش کنترل خودکار مستقيم [3]( DSC ) و Takahasi و Noguchi روش کنترل مستقيم گشتاور       ) DTC ( را معرفي کردند. در حال حاضر از روش کنترل مستقيم گشتاور، براي کاربردرهاي قدرت پايين و متوسط ، بيشتر استفاده مي­شود. در مقابل از روش کنترل خودکار مستقيم به دليل پايين بودن فرکانس کليد زني و کمتر بودن مشکل کموتاسيون کليد ها در جريان دهي بالا، در کاربردهاي قدرت بالا، نظير سيستم­هاي کششي ريلي استفاده مي­شود]1و2[.

يکي از مزيتهاي اصلي DTC نسبت به کنترل برداري عدم نياز به تبديلات پيچيده مختصات و عدم نياز به سنسور دقيق موقعيت است­. که در قبال اين سادگي مشکلاتي اساسي نظير ضربان گشتاور زياد و فرکانس کليد زني متغيير و جريان راه اندازي بالا در روش DTC پايه وجود دارد.  اين تفاوت از آنجا حاصل مي­شود که در DTC پايه، کنترل شار و گشتاور به طور مستقيم توسط انتخاب چندين بردار ولتاژ استاتور محدود صورت مي­گيرد. در حالي که در کنترل برداري از جريان­هاي استاتور در محورهاي d,q براي کنترل شار و گشتاور، با انتخاب بردارهاي ولتاژ دلخواه توليد شده، کنترل موتور صورت مي­گيرد.

 

 

 

بنابراين از مزاياي روش DTC مي­توان به :

پاسخ ديناميکي و سرعت بالا در پاسخ به تغييرات گشتاور بار

سادگي الگوريتم کار و قابليت بهبود و توسعه آن

عدم وابستگي به پارامترهاي موتور (فقط مقاومت استاتور نياز است)

عدم نياز به سنسور موقعيت

و نيز محاسبات کمتر  نسبت به روش کنترل برداري اشاره کرد­.

 

از معايب اين روش هم در حالت پايه و ساده مي­توان به:

ضربان بالاي گشتاور و شار در طول عملکرد

فرکانس کليد زني متغيير

مشکلات گشتاور راه اندازي بالا

نياز به محاسبه سريع شار و گشتاور، (توان محاسباتي بالا)  اشاره کرد­.

 

 

1-5- اهمیت استفاده از ماشین القایی دو تغذیه

با توجه به اهمیت انرژی و افزایش هزینه­های انرژی در زندگی امروز استفاده از انرژی­های تجدید پذیر از جمله انرژی بادی رو به افزایش است­. بنابراین ظرفیت نیروگاه­ها و توربین­های بادی رو به افزایش است­. ژنراتورهای القایی دو تغذیه برای کارهای با ظرفیت بزرگ و رنج کم تغییرات سرعت به دلیل استفاده از اینورتر با توان کمتر و هزینه کمتر و قابلیت اطمینان آن نسبت به سایر ماشین­ها برتری آشکاری دارند­.

برای کنترل این ماشین­ها روش­های متفاوتی وجود دارد که از جمله آنها روش کنترل مستقیم گشتاور است­. با توجه به نوع ساختمان ماشین روش DTC به گونه­­های متفاوتی قابل اجرا می­باشد­. با قرار دادن DTC کلاسیک در این ماشین معایب DTC کلاسیک در سیستم وجود دارد اما می­توان با ایجاد تغییراتی در ساختار کنترل عیوب این روش را از بین برد­.

در این گزارش سعی داریم به ساختار­های مختلف ماشین القایی دو تغذیه ( بدون جاروبک و با جاروبک ) و اعمال روش DTC بر آن بپردازیم در ضمن روش های بهبود عملکرد این ساختار را نیز بیان خواهیم کرد­.

.

.

 

1-2- محرکه هاي با کارايي بالا در کنترل موتورهاي القايي

در سال 1986 که ايده روش کنترل مستقيم گشتاور[1](DTC) اولين بار توسط Takashi مطرح شد و نيز در طي آن تا سال 1996 که اولين درايو DTC توسط شرکت ABB به بازار عرضه شد، روش کنترل برداري تنها روش کارآمد و کاربردي با پاسخ ديناميکي گشتاور مناسب و مورد استفاده در صنعت بود ]1[.  يکي از مشکلات اصلي کنترل برداري علاوه بر زياد بودن حجم محاسبات به دليل تبديلات متوالي و پيچيده براي از بين بردن کوپلاژ بين محورها و ساده شدن روابط شار و گشتاور،  نياز به استفاده از سنسور دقيق به منظور پيدا کردن موقعيت شار روتور است، که در کاربردهاي ارزان قيمت صرف هزينه براي سنسور قابل قبول نيست و درصورت استفاده از روش کنترل برداري بدون سنسور، که هم اکنون تحقيق و بررسي بر روي اين روشها ادامه دارد،  منجر به افزايش پيچيدگي و حجم محاسباتي بسيار زياد و استفاده از  DSPهاي پرقدرت و گران قيمت مي­شود. به طور کلي، محرکه­هاي موتورهاي القايي مبتني بر کنترل گشتاور براي استفاده در کاربرد­هاي با کارايي بالا، دو نوع هستند:

–  محرکه هاي مبتني بر کنترل جهت دار بردار ([2]FOC)

–  محرکه هاي مبتني بر کنترل مستقيم گشتاور (DTC)

 

شکل 1-1- دسته بندي انواع روشهاي کنترل موتور القايي

 

1-3- کنترل برداري موتور القايي

با ظهور محرکه­هاي مبتني بر کنترل برداري که در حدود 30 سال پيش توسط محققان آلماني معرفي و ارايه گرديد، کنترل موتورهاي جريان متناوب، با ايجاد کانال­هاي مستقل کنترل شار و گشتاور، مشابه کنترل موتورهاي جريان مستقيم شد. در يک سيستم کنترل برداري نياز به داشتن پارامترهاي دقيق ماشين امري ضروري است و هرگونه عدم هماهنگي بين پارامترهاي موتور و پارامترهاي مورد استفاده در محاسبات سيستم کنترل برداري موجب اختلال در کار سيستم مي­شود. با فرض ثابت بودن موقعيت زاويه اي شار روتور نسبت به قاب مرجع گردان، فازور جريان استاتور به دو مؤلفه همسو با شار روتور وعمود بر آن تجزيه مي­شود. مؤلفه همسو با شار، جريان توليد کننده ميدان و مؤلفه عمود بر آن، جريان توليد کننده گشتاور است. تجزيه جريان استاتور نيازمند اطلاع از موقعيت شار روتور است. اين زاويه شار مي­تواند مستقيماً در روش کنترل برداري مستقيم اندازه گيري شود يا در روش کنترل برداري غير مستقيم محاسبه شود. عدم نياز به سنسورهاي زاويه شار و امکان کار در سرعتهاي پايين، کنترل برداري غير مستقيم را در مقايسه با کنترل برداري مستقيم کاربردي تر کرده است.­ عمده ترين مشکلي که در اين نوع کنترل وجود دارد تغيير پارامترهاي ماشين در شرايط کاري است .با توجه به اينکه در طراحي سيستم کنترل برداري از پارامترهاي ثابت موتور استفاده مي­شود،  ولي در عمل به خاطر شرايط کاري و تغيير دما و عامل اشباع مغناطيسي هسته، اين پارامترها دچار تغيير مي­شوند و اين باعث عدم هماهنگي بين پارامترهاي موتور و پارامترهاي مورد استفاده در محاسبات سيستم کنترل برداري شده و موجب اختلال در کار سيستم مي­شود]1و2[.

 

 

1-4- کنترل مستقيم گشتاور

مطالعات و تحقيقات بعدي براي دستيابي به روش­هاي نوين ديگر براي کنترل موتور القايي منجر به ارائه و معرفي روش کنترل مستقيم گشتاور(DTC) توسط محققان ژاپني و آلماني، و در اواسط دهة 80 ميلادي روشهاي نويني در کنترل موتور القايي پايه گذاري شد. در اين زمان M.Depenbrok  روش کنترل خودکار مستقيم [3]( DSC ) و Takahasi و Noguchi روش کنترل مستقيم گشتاور       ) DTC ( را معرفي کردند. در حال حاضر از روش کنترل مستقيم گشتاور، براي کاربردرهاي قدرت پايين و متوسط ، بيشتر استفاده مي­شود. در مقابل از روش کنترل خودکار مستقيم به دليل پايين بودن فرکانس کليد زني و کمتر بودن مشکل کموتاسيون کليد ها در جريان دهي بالا، در کاربردهاي قدرت بالا، نظير سيستم­هاي کششي ريلي استفاده مي­شود]1و2[.

يکي از مزيتهاي اصلي DTC نسبت به کنترل برداري عدم نياز به تبديلات پيچيده مختصات و عدم نياز به سنسور دقيق موقعيت است­. که در قبال اين سادگي مشکلاتي اساسي نظير ضربان گشتاور زياد و فرکانس کليد زني متغيير و جريان راه اندازي بالا در روش DTC پايه وجود دارد.  اين تفاوت از آنجا حاصل مي­شود که در DTC پايه، کنترل شار و گشتاور به طور مستقيم توسط انتخاب چندين بردار ولتاژ استاتور محدود صورت مي­گيرد. در حالي که در کنترل برداري از جريان­هاي استاتور در محورهاي d,q براي کنترل شار و گشتاور، با انتخاب بردارهاي ولتاژ دلخواه توليد شده، کنترل موتور صورت مي­گيرد.

 

 

 

بنابراين از مزاياي روش DTC مي­توان به :

پاسخ ديناميکي و سرعت بالا در پاسخ به تغييرات گشتاور بار

سادگي الگوريتم کار و قابليت بهبود و توسعه آن

عدم وابستگي به پارامترهاي موتور (فقط مقاومت استاتور نياز است)

عدم نياز به سنسور موقعيت

و نيز محاسبات کمتر  نسبت به روش کنترل برداري اشاره کرد­.

 

از معايب اين روش هم در حالت پايه و ساده مي­توان به:

ضربان بالاي گشتاور و شار در طول عملکرد

فرکانس کليد زني متغيير

مشکلات گشتاور راه اندازي بالا

نياز به محاسبه سريع شار و گشتاور، (توان محاسباتي بالا)  اشاره کرد­

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه پرداخت مستقیم که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشید.

 

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه : كنترل مستقيم گشتاور در موتورهاي القايي دو تغذيه و شيوه¬هاي بهبود عملكرد اين روش”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *