98-F-ELM چكيده 1- مقدمه

Transcript

1 98-F-ELM-473 كاهش اعوجاج گشتاور در موتور رلوكتانسي سوييچ شونده امين حسن يزدآور دانشگاه صنعتي امير كبير مجتبي ميرسليم دانشگاه صنعتي امير كبير واژههاي كليدي: موتور رلوكتانسي سوييچ شونده اعوجاج در گشتاور مدل نمودن موتور چكيده اعوجاج در گشتاور خروجي موتور رلوكتانسي سوييچ شونده در مقايسه با ديگر موتورها بيشتر مي باشد. اين عيب كاربرد اين موتور را در سرو سيستمها محدود نموده است. در اين مقاله روشي براي كاهش اعوجاج در گشتاور اين موتور مطرح ميشود كه از دو امتياز مقادير مناسب براي نرخ تغيير و حداكثر مقدار جريانها بهره مي برد. براي شيبه سازي از مدلي كه اشباع در موتور را به خوبي لحاظ مي نمايد استفاده خواهد شد. در پايان نتايج شبيه سازي به همراه تاكيد بر برخي سيماهاي ويژه پياده سازي الگوريتم آورده شده است. موتور بشمار مي رود. اين امتيازات دليلي براي استفاده از اين ماشين در كاربردهايي است كه نيازمند به درجه بالايي از قابليت اطمينان مي باشند. نمونه هايي از طراحي و ساخت اين ماشين و مبدل آن براي كار به عنوان استارتر/ مولد با توان بالا (به عنوان مثال ( 250KW در هواپيماها گزارش شده است[ 1 ]. ديگر امتيازي كه براي اين ماشين بيان مي شود زياد بودن نسبت گشتاور به اينرسي است. بدين صوت كه اين نسبت از مقدار نظير در يك ماشين القايي هم اندازه بيشتر است. در بيان ويژگيها و امتيازات اين ماشين گاهي زياده رويهايي نيز انجام گرفته طوري كه در ] 2] گفته شده است : " مقايسه عملكرد يك ماشين رلوكتانسي كه به صورت بهينه 1- مقدمه سادگي ذاتي موتور رلوكتانسي سوييچ شونده و قيمت كم آن موجب شده است تا در كاربردهاي دور متغير همه منظوره اين موتور يك انتخاب ارزشمند باشد. نداشتن سيم پيچي بر روي روتور سادگي سيم پيچي استاتور سادگي مبدل الكترونيك قدرت و همچنين خطا پذيري آن ) بدين معني كه به علت مستقل بودن فازها از يكديگر حتي با وجود خطا در يكي از آنها كار ماشين مي تواند ادامه يابد. ) از امتيازات اين طراحي گرديده با يك ماشين القايي با طراحي متوسط صحيح نمي باشد." نقص اوليه اين موتور در مقايسه با موتورهاي القايي و سنكرون اعوجاج بيشتر در گشتاور است. اين عيب خود منبعي براي ايجاد سروصدا و نوسان سرعت مي باشد. علت اعوجاجات گشتاور را در ابتدا بايد به كار كردن اين موتور در اشباع و سپس به مكانيزم غير پيوسته توليد گشتاور آن نسبت داد. مكانيزم غير پيوسته گشتاور بدين صورت است كه با قطع تحريك از يك فاز جريان آن طي 1

2 يك بازه اي كاهش مي يابد. فاز بعدي كه شرايط تحريك شدن را دارا مي باشد بلافاصله تحريك مي شود. جريان فاز جديد نيازمند بازه اي براي رسيدن به مقدار مورد نظر است. در طي بازه مورد نياز براي به صفر رسيدن جريان يك فاز و افزايش جريان فاز ديگر كه مي توان آنرا بازه كموتاسيون ناميد جمع گشتاور توليدي توسط جريان افزاينده و كاهنده از سطح گشتاور توليدي توسط جريان كنترل شده يك فاز كوچكتر است. از اين رو در گشتاور محور موتور افتي ظاهر مي شود. براي كم كردن اعوجاجات گشتاور دو خط مشي كلي وجود دارد: 1- تغيير دادن طراحي موتور از لحاظ مغناطيسي (با تغيير دادن ساختمان قطبهاي استاتور و روتور) و 2- كنترل الكترونيكي درايو موتور. در حالت كلي و براي كاربردهاي عمومي از خط مشي نخست كاهش اعوجاج گشتاور استفاده مي شود. بدين معني كه كاهش در اعوجاج گشتاور ايجاد شده توسط تغيير طراحي موتور براي بسياري از كاربردها كفايت مي كند و استفاده از روشهاي پيچيده كنترل الكترونيكي موتور منحصر به كاربردهايي است كه كنترل دقيق درايو ) به عنوان نمونه سيستمهاي سرو ( مورد نياز باشد[ 3 ]. اساس كار در كنترل الكترونيكي موتور با هدف رسيدن به حداقل اعوجاج در گشتاوركه در اين مقاله به آن پرداخته خواهد شد كنترل جريان در فازهاي مختلف با استفاده از الگوهاي از پيش تعريف شده است. 2- بيان الگوريتم روش مورد استفاده براي كاهش اعوجاج گشتاور روشي كه براي كاهش اعوجاج گشتاور مورد استفاده قرار 1 گرفته است تحت عنوان كموتاتور متعادل شناخته مي شود[ 4 ]. درمراجع متعددي نشان داده شده است كه با كنترل جريان فازهاي مختلف موتور مي توان اعوجاج در گشتاور خروجي موتور رلوكتانسي سوييچ شونده را كاهش داد. كموتاتور متعادل نيز پيشنهاد دهنده روشي براي بدست آوردن مقادير مرجع در حلقه كنترل جريان است. امتياز ادعا شده براي اين روش زياد نبودن مقادير جريان پيشنهاد شده به عنوان مرجع و همچنين زياد نبودن نرخ تغيير اين جريانهاست. اساس اين روش بر پايه خطي سازي و استفاده از تبديلهاي 2 خطي ساز و مجزاكننده ) LDT ( است. شكل 1 بيانگر اصول كار كنترل جريان براي وصول به گشتاوري بدون اعوجاج است. شكل 1- شماتيك كنترل روشLDT در اين شكل شماتيك كنترل به روش LDT براي يك موتور سه فاز اراي ه شده است. با استفاده از روش LDT جريانهاي i2 و i1 جريان فازهاي مختلف موتور i 2 i3 محاسبه و سپس با توجه به ( i 3 توسط طبقه ) i 1 و قدرت ولتاژ اعمالي به فازهاي مختلف موتور كنترل مي شود. اگر i2 و i1 i3 از مدلي معتبر بدست آمده باشند و i 1 i 3 و i 2 قادر به دنبال نمودن اين جريانها باشند گشتاور خروجي موتور بدون ) با حداقل ( اعوجاج خواهد بود. توجه شود كه در بالا از مدلي معتبر براي موتور صحبت شده است. در روش LDT براي توليد جريانهاي مرجع به داده هاي گشتاور جريان - موقعيت نيازمنديم. براي رفع اين نياز سه روش مورد استفاده قرار مي گيرد كه عبارتند از 1- بدست آوردن داده ها از طريق آزمايش بدين ترتيب كه براي موقعيتهاي مختلف با اعمال ورودي جريان به موتور گشتاور موتور اندازه گيري شود. 2- با استفاده از روش اجزاي محدود نيز مي توان داده هاي گشتاور-جريان- موقعيت را بدست آورد. 3- متوسل شدن به تقريبهاي معمولي نيزآخرين راه براي بدست آوردن جدول مذكور است. 2. Linearizing an Decoupling Transformation 2 1. Balance Commutator

3 جريانهاي مرجع كاهش يافته اند و هچنين نرخ تغييرات جريانهاي مرجع نيز كمتر شده است. بدين ترتيب تا سرعتهاي بالاتري امكان دنبال نمودن جريانهاي مرجع با دقتي مناسب فراهم است. اكنون تنشهاي وارد بر طبقه الكترونيك قدرت كمتر است و تبعا به عناصري با مقادير نامي كمتري در اين طبقه نياز خواهد بود. اين كموتاتور به علتي كه در آينده گفته خواهد شد كموتاتور متعادل ناميده مي شود تعاريف مورد نياز قبل از نوشتن الگوريتم بيان يك سري تعاريف مورد نياز است. اختلاف فاز بين فازهاي مختلف در موتور رلوكتانسي سوييچ شونده به طور كلي برابر است با: 360 φ = (2-3) qn r در اين رابطه q تعداد فازها و تعداد قطبهاي روتور N r اكنون تصور كنيد كه از درايو موتوري چهار فاز انتظار توليد گشتاوري برابر τ و بدون اعوجاج مي رود. مستقل تصور نمودن گشتاور توليدي توسط فازهاي مختلف با استفاده از قابل صرفنظر بودن تزويج بين اين فازها [5] حاصل ميگردد. اين استقلال در توليد گشتاور بناي نوشتن رابطه زير است: τ 4 = τ j= 1 j (2-1) بين گشتاور فرمان براي هر فاز و جريان فرمان نظير نيز رابطه اي به صورت زير مي توان داشت: τ = τ θ (, i ) j j j (2-2) جلوتر ديده خواهد شد كه در محدوده هايي از موقعيت روتور يك فاز به تنهايي توليد كننده گشتاور است ودر موقعيتهايي چند فاز با يكديگر وظيفه توليد گشتاور را بر عهده دارند. براي حالتي كه تنها يك فاز توليد كننده گشتاور است مي توان با استفاده از رابطه (2-2) جريان مرجعي را كه مي بايست از آن فاز در هر بدون اعوجاج موقعيت θ براي توليد گشتاور τ عبور داده شود را يافت. اما در حالتي كه چند فاز وظيفه توليد گشتاور را بر عهده دارند معين نمودن جريانهاي مرجع فازهاي مختلف مستلزم استفاده از قانوني براي تقسيم گشتاور بين فازها و يا به بياني ديگر نيازمند قانوني براي خاموش و روشن كردن فازهاي مختلف است كه كموتاتور ناميده مي شود. براي انتخاب كموتاتور ايده هاي مختلفي ممكن است. به عنوان نمونه براي ثابت نگه داشتن گشتاور توليدي يك پيشنهاد مي تواند اين باشد كه در بازه كموتاسيون در يك محدوده موقعيتي ثابت جريانها بايد به قسمي تغيير كنند كه با يك شيب ثابت گشتاور يك فاز كاهش و گشتاور فاز ديگر افزايش يابد طوري كه مجموع گشتاور توليد شده توسط دو فاز برابر گشتاور مورد نظر( τ) باشد. ايرادي كه بر اين روش وارد مي باشد زياد شدن جريانهاي مرجع در سرعتهاي پايين است. در روشي كه هم اكنون از آن صحبت مي شود انتخاب كموتاتور به صورتي انجام گرفته است كه حداكثر مقدار ماشين رلوكتانسي سوييچ شونده است. موقعيت بحراني : براي هر موقعيت روتور و براي هر علامت گشتاور مورد نظر ) مثبت يا منفي ( يك فاز از بقيه فازها قويتر است. مفهوم قويتر بودن يك فاز را با توجه به شكل 2 كه مشخصه گشتاور استاتيكي فازهاي مختلف يك موتور رلوكتانسي سوييچ شونده 6/4 است مي توان درك نمود. شكل 2 -مشخصه نوعي گشتاور استاتيكي فازهاي مختلف يك موتور سه فاز با توجه داشتن به اين مطلب كه مشخصه گشتاور استاتيكي فازهاي مختلف براي ورودي جريانهاي يكسان به كليه فازها در موقعيتهاي مختلف روتور حاصل شده است و با دقت در شكل بالا درك مي شود كه براي هر موقعيت نسبت گشتاور 3

4 به جريان يك فاز از بقيه فازها بيشتر است كه در آن موقعيت واژه فاز قويتر به آن فاز اطلاق مي گردد. در هر صورت هر موقعيتي كه در آن فاز قويتر تغيير كند نظير يك موقعيت بحراني است. اولين موقعيت بحراني را با θ c نمايش مي دهيم و ديگر موقعيتهاي بحراني را از n ) nφ ± θ c يك عدد صحيح است) مي توان بدست آورد. مفيد است كه براي اندازه موقعيت روتور نسبت به موقعيت θ را به صورت زير تعريف نماييد: + θ و بحراني θ = θ + θ c (2-4) θ = θ + θ + c φ (2-5) با استفاده از باقيمانده در تقسيم و كمياتي كه توسط روابط (2-4) و (2-5) تعريف شده اند براي يك موتور چهار فاز θ 4 كه به ترتيب نظير بازه هايي θ 3 و θ 2 θ 1 فواصل هستند كه در آن فازهاي و 4 قويترين فازند را به صورت زير مي توان تعريف نمود : { 0 φ } { φ 2 } { 2 φ 3 } { 3 φ 4 } θ = θ θ < φ 1 4 θ = θ φ θ < φ 2 4 θ = θ φ θ < φ 3 4 θ = θ φ θ < φ 4 4 (2-6) (2-7) (2-8) (2-9) θ 4φ به صورت زير تعريف مي شود : كه mo( θ+,4 φ) if τ > 0 θ4φ (2-10) mo( θ,4 φ) if τ < 0 θ φ است كه آخرين پارامتري كه تعريف آن لازم مي باشد به صورت زير تعريف مي شود : mo( θ+, φ) if τ > 0 θφ (2-11) mo( θ, φ) if τ < كليات الگويتم مورد استفاده اكنون در شرايطي قرار داريم كه مي توان الگوريتم روش كموتاتور متعادل را بيان نمود. كليات الگوريتم در شكل 3 آورده شده است : شكل 3- شماتيك الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور اولين بلوكي كه در شكل ديده مي شود وظيفه اش معين نمودن زاويه بحراني ) θ) c بر حسب فرمان گشتاور است. براي معين نمودن موقعيت بحراني مي بايست با استفاده از اطلاعات گشتاور استاتيكي يك جدول جستجو ساخته شود. اما توجه شود كه نصف گشتاور فرمان را به عنوان ورودي گشتاور به ورودي اين جدول جستجو بايد اعمال نمود. علت انتخاب مذكور را در وضعيت توليد گشتاور الكترومغناطيسي در اين موقعيت ) موقعيت بحراني ( جستجو بايد نمود. در اين موقعيت دو فاز موتور اقدام به توليد گشتاور الكترومغناطيسي برابر با گشتاور فرمان مي نمايند كه برابر بودن سهم هر كدام انتخاب انجام گرفته را كاملا توجيه مي نمايد. بلوك ديگري كه در شكل 3 نشان داده شده است بلوك SEQ 1 است. پيشتر مفهوم فاز قويتر بيان شد. استفاده از هدايت چند فاز در يك زمان ) در الگوريتم فعلي حداكثر دو فاز در يك زمان ) وجود مولفه ها يا اجزايي ديگر در گشتاور را علاوه بر مولفه مربوط به فاز قويتر را لازم مي دارد. اين مولفه ها اجزاي افزايشي و كاهشي گشتاور ناميده مي شوند. فازي از موتور كه در يك بازه از موقعيت روتور( بين دو موقعيت بحراني متوالي ( نقش فاز قويتر را بر عهده داشت در بازه ديگر كه از فاصله بين دو موقعيت بحراني بعدي تشكيل مي شود به عنوان توليد كننده جزء كاهشي گشتاور مورد استفاده قرار مي گيرد و فازي از موتور كه در فاصله بين دو موقعيت بحراني بعدي فاز قويتر است در بازه اي كه از دو 1. Seqencer 4

5 موقعيت بحراني فعلي تشكيل مي شود به عنوان توليد كننده جز افزايشي گشتاور مورد استفاده قرار مي گيرد. θ 4 كه در روابط (2-6) تا θ 3 و θ 2 θ 1 با استفاده از (2-9) تعريف گرديدند و با استفاده از انديسهاي r s و f به ترتيب براي فاز قويتر فاز ايجاد كننده جزء افزايشي و فاز ايجاد كننده جزء كاهشي براي يك موتور چهار فاز و در هر بازه از موقعيت روتور فازهاي مختلف را به صورت زير به سه نوع نامگذاري معرفي شده از لحاظ توليد گشتاور مي توان نظير نمود : (1, 2, 4) θ θ1 (2,3,1) θ θ2 ( sr,, f) (2-12) (3,4,2) θ θ3 (4,1,3) θ θ4 وظيفه بلوك SEQ پياده سازي رابطه (2-12) است. بلوك ديگري كه در شكل 3 ديده مي شود LDT است. قسمت اصلي الگوريتم در اين بلوك پياده سازي مي شود. وظيفه اين بلوك معين نمودن جريانهاي مرجع براي اجزاي مختلف توليد كننده گشتاور است. مطابق الگوريتم كنترل گشتاور در جزيي از محدوده واقع شده بين دو موقعيت بحراني به اجزاء افزايشي و كاهشي گشتاور اجازه هدايت داده شده است كه براي جزء كاهشي و جزء افزايشي محدوده را به ترتيب با θ fall و مي دهند. اين دو محدوده مطابق زير بدست مي آيند : θ rise نمايش fall { 0 φ } { φ } θ = θ θ < φ γ θ = θ φ γ θ < φ rise (2-13) (2-14) كه γ نيز به صورت زير تعريف مي شود : θc if τ > 0 γ (2-15) φ θc if τ > 0 θ rise با مراجعه به وθ fall علت انتخاب انجام گرفته براي مشخصه گشتاور استاتيكي همانند شكل 1 اما براي يك موتور θ fall و حد چهار فاز به خوبي درك مي شود. حد بالاي θ rise به ترتيب با ملاحظه جلوگيري از ايجاد گشتاور پايين منفي و شروع بازه اي كه فاز قادر به توليد گشتاور مثبت است انتخاب گرديده اند. اكنون با دانستن بازه هدايت جريان اجزاي افزايشي و كاهشي گشتاور جريانهاي مرجع اجزاي كاهشي و افزايشي گشتاور را مي توان به صورت زير معرفي نمود : i i F R ( θτ, ) ( θτ, ).( φ ) mf θ + γ φ if θ θ fall 0 otherwise (2-16).( φ ) mr θ + γ φ if θ θrise 0 otherwise (2-17) m F m R و بترتيب شيبهاي جريانهاي اجزاي كاهشي و افزايشي گشتاور هستند كه مطابق زير بدست مي آيند : 1 i( θc, τ ) m 2 F = γ φ (2-18) 1 i( θc, τ ) m 2 R = γ (2-19) توجه شود كه در هر موقعيت روتور از اجزاي افزايشي و كاهشي گشتاور تنها يكي مي تواند غير صفر باشد و لحظاتي هم وجود دارد كه هر دو صفرند. در هر صورت فاز قويتر بايد گشتاوري برابر تفاوت گشتاور فرمان يعني τ از گشتاور توليدي توسط اجزاي افزايشي و كاهشي را توليد نمايد و بر اين اساس هم جريان مرجع فاز قويتر با استفاده از جدول جستجويي بدست آمده از داده هاي گشتاور استاتيكي معين مي شود. بدين صورت كه با استفاده از روشهاي عددي از جدولي كه براي هر جريان در هر موقعيت يك مقدار گشتاور را مي دهد جدولي بدست آورده مي شود كه جريان مورد نياز براي توليد گشتاور معلوم در هر موقعيت را بدهد. با اين عمل آخرين وظيفه بلوك LDT يعني تعيين پذيرد. i S نيز انجام مي 5

6 و 5 و 5 كاهش اعوجاج گشتاور در موتور رلوكتانسي سوييچ شونده مطابق آنجه كه در شكل 3 نشان داده شده است آخرين مرحله الگوريتم در بلوك 1 COM پياده سازي مي شود كه عبارتست از ساختن جريانهاي مرجع فازهاي مختلف با استفاده از مقادير و همچنين مقادير i F و f i S s و r كه به صورت زير انجام مي گيرد : LDT بدست آمده از بلوك i R بدست آمده از بلوك SEQ is, s = j ij ir, r = j j = 1,2,3,4 (2-20) if, f = j كموتاتور معرفي شده را از اين جهت متعادل ناميده اند كه مطابق اين الگوريتم در موقعيتهاي بحراني فرمان جريان فازهاي متوالي كه تحت تحريك قرار گرفته اند برابر است. 3- شبيهسازهاي انجام گرفته به منظور مطالعه الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور بر روي يك موتور 8/ rpm 4KW با جريان و ولتاژ نامي 460V و 8A ساخت كارخانه OULTON كه عملا در دسترس بود و براي پياده سازي عملي الگوريتم انتخاب شد شبيه سازيهايي صورت گرفت. براي انجام شبيه سازي لازم است كه موتور به نوعي مدل گردد. براي اين منظور از مدل پيشنهاد شده در ] 6] استفاده گرديد. در اين مدل اثر اشباع به خوبي پوشش داده شده است. چندين روش كلي براي مدل كردن ماشين رلوكتانسي سوييچ شونده با لحاظ نمودن اثر اشباع موجود است كه بعضي از اين روشها نيازمند داده هاي شار پيوندي با يك فاز (بر حسب جريان در موقعيتهاي مختلف روتور) مي باشند كه اين داده ها معمولا يا از روش اجزاي محدود و يا از اندازه گيري بدست مي آيند. سپس با استفاده از توابع مناسبي (عمدتا توابع كسينوس و نمايي) بر اين داده ها منحني هايي برازش مي شود. از توابع بدست آمده براي محاسبه شبه انرژي و با مشتق گيري از شبه انرژي براي محاسبه گشتاور استفاده مي شود. بدين ترتيب معادله مكانيكي ماشين بدست مي آيد. ] 2 با مشتق گرفتن از شار پيوندي معادله ولتاژ برگشتي يافته مي شود. معين شدن ولتاژ برگشتي به معني يافتن معادله الكتريكي موتور است. يافتن معادله الكتريكي و مكانيكي موتور به معني پايان مدلسازي است. [6 در هر صورت مدل بدست آمده از اين روشهاي مدلسازي فقط براي يك موتور مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد و براي موتوري ديگر لازم است تا كليه مراحل بدست آوردن داده و برازش منحني تكرار شود. اما مدل اراي ه شده در تنها به هندسه ماشين و مشخصات ماده مغناطيسي بكار رفته نياز دارد. در اين مدل اندوكتانس حالت غير همراستايي كه پارامتر مهمي در عملكرد ماشين بحساب مي آيد به طور تحليلي بدست مي آيد. روش بدست آوردن اندوكتانس حالت غير همراستايي حل مستقيم معادله پواسن و اعمال شرايط مرزي موجود در مختصات دكارتي است. بدين ترتيب براي اندوكتانس وضعيت غير همراستا رابطه اي تحليلي در [5] اراي ه گرديده است. اين رابطه علاوه بر آنكه اندوكتانس وضعيت غير همراستايي ماشين را اراي ه مي دهد براي اندوكتانس فاز نيز مادامي كه بين قطبهاي روتور و استاتور همپوشاني رخ نداده باشد معتبر است. در مورد شار پيوندي در حالتي كه بين قطبهاي استاتور و روتور همپوشاني وجود داشته باشد نيز با تقسيم شار پيوندي با سيم پيچي فاز به شار اصلي و نشتي و نوشتن قانون آمپر براي هر كدام از مسيرهاي طي شده توسط شار با لحاظ نمودن اشباع چگالي شار و سپس شار پيوندي اصلي و نشتي محاسبه مي شود. در [6] روابط تحليلي مربوط براي شار پيوندي و همچنين شبه انرژي و گشتاور و ولتاژ برگشتي اراي ه گرديده است. همانطور كه پيشتر گفته شد براي پياده سازي الگوريتم بيان شده به داده هاي گشتاور استاتيكي نياز است. از سه روش موجود در اينجا از داده هاي بدست آمده از مدلسازي تحليلي استفاده نموده ايم. دقت اين مدل همانگونه كه در ] 7] آورده شده است به حدي است كه حتي در پياده سازي عملي الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور از آن مي توان استفاده نمود 2. Back EMF 6 1. Comman

7 و 4 كاهش اعوجاج گشتاور در موتور رلوكتانسي سوييچ شونده و بدين ترتيب از مشكلات محاسبات عددي در روش اجزاي محدود و همچنين مطالبات مربوط به اندازه گيري عملي گشتاور استاتيكي رهايي يافت. البته به هيچوجه نمي توان منكر دقت روش تحليلي استفاده شده در تخمين عملكرد موتور شد و به نظر مي آيد مطلب اشاره شده توسط [7] كمي با مبالغه همراه بوده است. در اكثر كارهاي انجام گرفته براي كاهش اعوجاج گشتاور كه در آنها براي محاسبه جريان و گشتاور از جداول جستجو استفاده گرديده است حتي به داده هاي بدست آمده از اجزاي محدود نيز اطمينان نشده و تنها تكيه بر داده هاي بدست آمده از اندازه گيري عملي شده [8. است[ شكل 1 مشخصه گشتاور استاتيكي موتور مورد استفاده را براي جريانهاي 1 A تا 8 A كه از مدل تحليلي مورد استفاده بدست آمده است در بر دارد. شكل 4- گشتاور استاتيكي موتوربراي جريانهاي 1 A تا 8 A براي توليد گشتاور مرجع 6/5 N.M و در سرعت 200rpm شبيه سازي در دو حالت درايو معمولي و درايو به منظور كاهش اعوجاج در گشتاور انجام گرفت. همچنين به منظور نشان دادن اثر سرعت شكل موج گشتاور خروجي درايو با هدف حداقل اعوجاج در گشتاور در سرعت 1000rpm هم اراي ه شده است. شكل 5 گشتاور خروجي موتور به همراه جريان دو فاز موتور در شرايط تحريك معمول را نشان مي دهد. در اين شكل نقش هر دو عامل ايجاد كننده اعوجاج در گشتاور ديده مي شود. علت صاف نبودن گشتاور را مادامي كه جريان فاز توسط كنترل هيستريسز ثابت نگه داشته شده است به اشباع و در محدوده اي كه تحريك از يك فاز قطع و به فاز بعدي وصل مي شود تا اينكه جريان فاز بعدي به سطح ثابت برسد به عدم پيوستگي در جريان بايد نسبت داد. لازم است به اين نكته توجه شود كه با چشم پوشي از اشباع بخش مهمي از اعوجاج موجود در گشتاور خروجي ديده نمي شود. شكل 6 گشتاور خروجي موتور پس از پياده سازي الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور را نشان مي دهد. شكل موج پاييني بر قسمتي از شكل موج بالايي تمركز نموده است. شكل 7 شكل موج جريان يكي از فازهاي موتور به همراه جريان فرمان توليد شده توسط الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور را نشان مي دهد. جريان فاز با كنترل هيستريسز جريان فرمان را دنبال مي نمايد. در اين شكل بخش پاييني بر قسمتي از شكل بالايي تمركز نموده است و در آن مي توان جريان فرمان و جريان فاز كه با كنترل هيستريسز سعي در دنبال نمودن جريان فرمان را دارد مشاهده نمود. نتايج شبيه سازي درايو با هدف حداقل اعوجاج گشتاور براي سرعت 1000 rpm در شكل 9 نمايش داده شده است. بيشتر شدن اعوجاج گشتاور در اين سرعت پيامد طبيعي پايين تر شدن كيفيت تعقيب جريان فرمان توسط جريان هاي فاز در سرعتهاي بالاتر است. شكل موج پاييني بر قسمتي از شكل موج بالايي تمركز نموده است. مرجع[ 9 ] توضيحاتي در مورد تعداد نقاط جدول جستجو آورده است. واضح است كه هر چه تعداد نقاط جدول بيشتر باشد كيفيت كنترل بالاتر است. در آنجا پيشنهاد شده كه دقت مناسب براي موقعيت يك درجه است. براي جريان نيز انتخاب حدودا 10 درجه كافيست. بايد توجه داشت كه بالاتر بردن دقت در جدول جستجو جداي از زحمت زياد براي توليد داده هاي مربوط با مانعي ديگر نيز همراهست و آن نياز به حافظه اي زياد براي ذخيره نمودن اين داده ها در پياده سازي عملي است. در شبيه سازي انجام گرفته براي نمايش 7

8 توانايي الگوريتم پيشنهادي در كاهش اعوجاج گشتاور تعداد نقاط جدول جستجو بسيار بالاتر از مقادير گفته شده در نظر گرفته شد. به گونه ايكه براي جريان 80 نقطه و براي موقعيت 251 نقطه ديده شد. در كار انجام گرفته باند هيستريسز 0.1A ديده شده است و براي اينكه جريان فاز بهتر بتواند جريان فرمان را دنبال نمايد از كليد زني سخت [10] استفاده شده است. البته روشن است كه در حالت عادي و براي هر كاربردي در وهله اول كليد زني نرم به علت پايين تر بودن فركانس كليد زني و به تبع آن كمتر شدن تنشهاي حرارتي بر روي طبقه الكترونيك قدرت ترجيح داده مي شود. در صورتي كه كيفيت تعقيب جريان در آن سرعت مناسب نباشد آنگاه بايد به كليدزني سخت پرداخت. شكل 7- جريان يكي از فازهاي موتور در سرعت 200 rpm شكل 8 - گشتاور دو فاز متوالي موتور در سرعت 200 rpm شكل 5 - گشتاور خروجي موتور و جريان دو فاز موتور با تحريك معمولي در سرعت 200 rpm 8 شكل 6- گشتاور خروجي موتور با الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور در سرعت 200 rpm شكل 9- گشتاور خروجي موتور با الگوريتم كاهش اعوجاج گشتاور در سرعت 1000 rpm

9 5- مراجع [1] A. Raun an E. Richter, A Detaile Power Inverter Desin for a 250KW Switche Reluctance Starter/Generator, 1993 SAE Aerospace Atlantic Conference An Exposition, Paper No , April 20-23, 1993, Dayton, Ohio [2] T.J.E. Miller, Optimal Design of Switche Reluctance Motors, IEEE Transactions on Inustrial Electronics, Vol. 49, No. 1, February [3] R. Krishnan, Switche Reluctance Motor Drives, CRC Press, [4] Richar S. Wallace, Davi G. Taylor, A Balance Commutator for Switche Relctance Motors to Reuce Torque Ripple, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 7, No. 4, October 1992 [5] Arthur Raun, Analytical Calculation of the Switche Reluctance Motor s Unaligne Inuctance, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 35, No. 6, November [6] Arthur Raun, Analytically Computing the Flux Linke by a Switche Reluctance Motor Phase When the Stator an Rotor Poles Overlap IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 36 No. 4, July 2000 [7] Sye A. Hossain an Iqbal Husain, A Geometry Base Simplifie Analytical Moel of Switche Reluctance Machines for Real-Time Controller Implementation, IEEE Transaction on Power Electronics, Vol. 18, No. 6, November 2003 [8] K.J.Tseng an Shuyo Cao, A SRM Variable Spee Drive with Torque Ripple Minimization Control, Presente in IEEE Conf with No /01 [9] Iqbal Husain, Minimization of Torque Ripple in SRM Drives, IEEE Transactions on Inustrial Electronics, Vol. 49, No. 1, February 2002 [10] T.J.E. Miller, Electronic Control of Switche Reluctance Machines, Newnes Power Engineering Series, نتيجه گيري در اين مقاله نشان داده شد كه با كنترل جريان فازهاي مختلف يك موتور رلوكتانسي سوييچ شونده اعوجاج در گشتاور را مي توان كاهش داد. كاهش در اعوجاج گشتاور در سرعتهاي پايين تر به علت كنترل بهتر جريان بيشتر است. الگوريتم معرفي شده از امتياز كم بودن مقادير جريان حداكثر و نرخ تغيير جريانها بهره مند است. همچنين با در نظرگرفتن اشباع در مدل اثر اشباع بر روي اعوجاج گشتاور در يك درايو معمولي نمايش داده شده است. 9