دانلود رایگان ترجمه مقاله کنترل شار درایو های موتور القایی با بهینه سازی (آی تریپل ای 2015)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

MPTC مرسوم
بر اساس مدل سیستم ، طرح MTPC استاندارد همه ی گشتاور و شار مغناطیسی استاتور که توسط اینورتر ارائه شده اند را پیش بینی می کند و سپس بهترین آنها توسط به حداقل رسانی تابع هزینه که شامل پیگیری خطای شار و گشتاور میشود انتخاب می شود. نمودار MPTC با در نظر داشتن یک مرحله جبران تاخیر [6] , [14] در شکل -1 نمایش داده شده است، که یک شاخص قطب بندی خارجی کنترل کننده سرعت برای تولید منبع گشتاور به کار گرفته شده است .
MPFC پیشنهادی
الف ) اصل عمومی MPFC
از آنجایی که خطاهای گشتاور و شار استاتور در یک تابع هزینه از MPTC رایج ترکیب شده اند ، یک فاکتور وزن مناسب برای دستیابی به کنترل همزمان گشتاور و شار استاتور ضروری است . با این حال عدم وجود متر طراحی تئوری برای فاکتور وزن منجر به یک تنظیم کار غیر ناچیز می شود[8] . در این بخش یک منبع بردار شار استاتور بر پایه مدل موتور القایی ساخته شده است ، که معادل با منبع اصلی گشتاور وشار استاتور می باشد . در نتیجه فاکتور وزن در MPFC پیشنهادی حذف شده است .

ب) MPFC بهبود یافته توسط بهینه سازی سوئیچینگ لحظه ای
همانطور که در (18) دیده می شود ، از فاکتور وزن برای شار استاتور با تغییر اندازه منابع گشتاور و شار استاتور به یک منبع معادل بردار شار استاتور اجتناب شده است . این به ذخیره تنظیم کار آفلاین و بهبود قابل ملاحظه عملکرد MPFC کمک می کند. با این حال ، مشابه با MPTC رایج ، اعمال بردار ولتاژ انتخابی در طول کل دوره کنترل ریپل گشتاور و هارمونیک های جریان زیادی به همراه دارد [9] , [14] .
در MPFC بهبود یافته، لحظه سوئیچینگ بردار انتخابی برای رسیدن به حالت پایدار طرح پیشنهادی بهبود بیشتری داده شده است.تفاوت میان MPTC قبلی و چرخه کنترل [9] , [14] ، که بردار انتخابی را در ابتدای دوره کنترل بعدی اعمال میکند ، بردار ولتاژ قدیمی اعمال شده دوره قبلی MPFC پیشنهادی را اعمال خواهد کرد به دنبال بردار ولتاژ انتخاب شده .شار استاتور در انتهای دوره بعدی را می توان به صورت زیر بیان کرد :
با توجه به دست آورد های بالا ،حداقل پیگیری خطای بردار شار استاتور می تواند در انتهای دوره بعدی کنترل به دست آید .با این حال ، انحراف بالای لحظه سوئیچینگ در شار استاتور می تواند رخ دهد. این موضوع در دو مدار شکل 3 نمایش داده شده اند. میتوان آنرا دید که ، اگرچه هر دو مدار شار استاتور (با a وb در شکل-3 نمایش داده شده اند)در انتهای دوره کنترل می توانند به منبع دسترسی پیدا کنند اما مدار a ترجیح داده میشود چون دارای انعطاف بیشتر و انحراف کمتری از بردار مرجع در طول کل دوره کنترل می باشد. برای جلو گیری کردن از انحراف زیاد شار استاتور در طی دوره کنترل ، یک جریمه برای انحراف در لحظه سوئیچینگ در تابع هزینه اضافه شده است که به شرح ذیل می باشد :
نتایج شبیه سازی و آزمایش تجربی
الف ) نتایج شبیه سازی
مدل MPFC پیشنهادی برای تایید اعتبار عملکرد در محیط شبیه ساز نرم افزار متلب شبیه سازی شده است. پارامتر های ماشین و کنترل در جدول 1 نشان داده شده اند. برای راحتی ، به ترتیب MPFC پایه بدون فاکتور وزن شار ترجیح داده شده است به متد 1 و همچنین MPTC بهبود یافته با لحظه سوئیچینگ لحظه ای بهبود یافته به متد 2 ترجیح داده شده است.
شکل 5 جوابهای آغاز شده وقفه را برای هر دو متد نشان می دهد.شار استاتور ابتدا توسط تحریک قبلی ثبت میشود و در طی مرحله شتاب گشتاور به 120% مقدار مجاز(16.8 N.m) محدود شده است .در ، یک بار خارجی با مقدار مجاز (14 N.m) به صورت ناگهانی به ماشین اعمال می شود. از بالا به پایین اشکال نمایش داده شده در شکل-5 به ترتیب سرعت ، گشتاور ، شار استاتور و جریان استاتور می باشند. به طور واضح دیده می شود که MPTC پیشنهادی در یک دوره گسترده سرعت بهتر عمل میکند و مقاومت شدیدی در مقابل اختلال بار نشان می دهد.جوابهای دینامیکی شبیه سازی شده را میتوان در متد 2 مشاهده کرد اما ریپل گشتاور و شار بسیار کمتری را ارئه می کند.
یک شکل موج با جزئیات بیشتر برای گشتاور و شار استاتور با 100% مقدار گشتاور در شکل -6 نشان داده شده اند. این موضوع که ریپل های هردوی گشتاور و شار در متد 2 بسیار کمتر از آنها در متد 1 می باشد دیده میشود ، که تایید کننده موثر بودن متد 2 با بهینه سازی لحظه سوئیچینگ می باشد.
برای نشان دادن تاثیر تغیرات پارامتر های ماشین در عملکرد سیستم ، شکل -7 جوابهای شبیه سازی شده متد 2 را در سرعت های پایین و بالا زمانی که مقاومت استاتور و روتور به ترتیب به 50% و 100% افزایش داده میشود نشان داده شده است. دیده میشود که سیستم به درستی وخوبی در سرعت های بالا و پایین کار میکند حتی اگر مقاومت استاتور و روتور از مقدار واقعی آن بسیار بیشتر شود . جریان در شکل بسیار سینوسی است به عنوان حلقه بسته ناظر همه جانبه برای خطاهای بسیار کوچک شار استاتور که در سرعت پایین عملکرد مشاده می شوند به کار گرفته شده است و از خطا ی شار در سرعت بالا میتوان چشم پوشی کرد. نتایج شبیه سازی این موضوع را اثبات میکند که متد در برابر بعضی از تغییرات پارامتر های ماشین مقاومت نشان می دهد.

ب) نتایج تجربی
آزمایشات تجربی برای اعتبار بیشتر تاثیر مدل پیشنهادی بر روی پلتفرم درایو یک موتور القایی دو سطح اینوتر تغذیه انجام شده است . یک پردازنده سیگنال دیجیتال 32 بیتی شناور TMS320F28335 برای رسیدن به الگوریتم کنترل توسعه یافته به کار گرفته شده است. پارامتر های کنترل و ماشین همان پرامتر های موجود در جدول -1 می باشند. نمودار کنترل کلی در شکل -4 نمایش داده شده است. حداکثر زمان انجام آزمایش که شامل نمونه AD ، اتصالات ، ناظر و نمودار کنترل است 34.8 میکرو ثانیه طول میکشد که قاطعانه کمتر از زمان انجام دوره نمونه که 50 میکرو ثانیه است می باشد. از این رو کافی است تا در طول هر دوره نمونه گیری تمام اعمال را انجام دهیم. در تست های پیش رو تمامی متغیر ها به جز جریان استاتور در یک اسیلوسکوپ با پردازنده مبدل DA اجرا شده اند که توسط یک سنجشگر جریان مستقیم اندازه گیری شدند.