بهبود كنترل ماشين سنكرون پنج فاز تغذيه شده با اينورتر منبع جريان كموتاسيون بار

دكتري

چكيده: سادگي ساختمان و عملكرد، بازدهي بالا، حفاظت ذاتي اتصال كوتاه و خاصيت ذاتي ترمزي از عمده مزايايي هستند كه محركه ماشين¬هاي سنكرون روتور سيم¬پيچي (WFSM) با استفاده از اينورترهاي منبع جريان كموتاسيون-بار (LCI) را به يكي از گزينه¬هاي صنعتي رايج در كاربردهاي توان بالا (بالاتر از يك مگاوات) نظير پمپ¬ها، فن¬ها، كمپرسورها، راه¬انداز توربين¬هاي گازي و غيره تبديل كرده¬اند. در اين رساله، مطالعه¬اي جامع بر روي مدل¬سازي و كنترل دور ساختارهاي مختلفي از اين محركه¬ها صورت گرفته است. ساختارهاي صنعتي موجود براي اين محركه¬ها به انواع محركه¬هاي سه¬فاز و يا شش¬فاز نامتقارن محدود مي¬شوند. در اين رساله، امكان استفاده از اينورترهاي LCI چندشاخه¬اي در كنترل ماشين¬هاي سنكرون چندفاز متقارن (به¬ويژه پنج¬فاز متقارن) نيز بررسي شده است. به¬منظور ايجاد زمينه¬اي براي مقايسه دقيق¬تر بين عملكرد محركه¬هاي چندفاز متقارن و چندفاز نامتقارن، ابتدا روشي با استفاده از تحليل استاتيك اجزاي محدود (FEA) براي محاسبه دقيق ماتريس¬هاي اندوكتانس¬هاي مغناطيس¬كنندگي با درنظر گرفتن مؤلفه¬هاي مكاني معرفي شده است. سپس، با استفاده از توابع كليدزني، الگوريتمي براي تخمين كميت¬هاي مختلف موجود در محركه به¬ويژه گشتاور الكترومغناطيسي در حالت ماندگار پيشنهاد شده است. در هر مرحله، صحت تئوري¬هاي ارائه شده از طريق مقايسه نتايج آن¬ها با نتايج آزمايشگاهي مورد ارزيابي قرار گرفته است. از نتايج اين دو روش براي مقايسه عملكرد مبدل¬هاي LCI در دو ماشين شش¬فاز نامتقارن و پنج¬فاز متقارن از نقطه¬نظر ضربان¬هاي گشتاور و تلفات استاتور بهره برده¬ايم. برخلاف روش¬هاي صنعتي رايج در كنترل محركه¬هاي LCI ماشين¬هاي سنكرون، كنترل برداري در قاب مرجع شار استاتور براي اين نوع از محركه¬ها پيشنهاد شده است. سپس، با استفاده از تشابه بين اين نوع از محركه¬ها و محركه تريستوري ماشين dc، تنظيم¬كننده¬هاي تناسبي-انتگرالي (PI) موجود در سامانه كنترلي طراحي شده¬اند. همچنين، يك تخمين¬گر شار بهبوديافته پيشنهاد گرديده تا در كنار روش كنترل برداري بتوان مؤقعيت روتور را بدون نياز به حسگر تخمين زد. همچنين، ساختاري نوين مبتني بر اينورتر منبع جريان پنج¬سطحي تمام¬تريستوري معرفي شده است. نتايج شبيه-سازي و پياده¬سازي آزمايشگاهي نشان مي¬دهند كه با اعمال اين مبدل به ماشين¬هاي سنكرون، مشكل راه¬اندازي اين محركه¬ها برطرف گرديده و ضربان¬هاي گشتاور، ضريب توان، محتواي هارمونيكي جريان¬هاي استاتور و تلفات استاتور و روتور بهبود قابل ملاحظه¬اي مي¬يابند. كلمات كليدي: تريستور، ضربان گشتاور، قاب مرجع شار استاتور، ماشين سنكرون چندفاز متقارن يا نامتقارن، مبدل پنج¬سطحي منبع جريان، مبدل LCI، هارموني¬هاي شار.

189437

دانشگاه علم و صنعت ايران

قدرت

دكتر عباس شولايي