طراحي و اجراي شبيه سازي ريزالور با استفاده از روش بازسازي ميدان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، استفاده از سيستم‌هاي كنترلي در كاربردهاي مختلف به صورت چشم‌گيري گسترش يافته است. اين سيستم‌ها، كه اغلب از نوع حلقه‌بسته هستند، به اطلاعات دقيق موقعيت بخش متحرك خود وابسته‌اند. حسگرهاي موقعيت مانند انكدرهاي نوري و ريزالورهاي چرخشي در اين كاربردها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در محيط‌هايي با آلودگي بالا، تغييرات دمايي شديد و ارتعاشات زياد، ريزالورها به دليل استحكام مكانيكي و مقاومت حرارتي و قابليت اطمينان بالا، نسبت به انكدرها، ترجيح داده مي‌شوند. ريزالورهاي رلوكتانس متغير (VR) نقش كليدي در اندازه‌گيري دقيق موقعيت چرخشي ايفا مي‌كنند. در اين پژوهش، ساختار ريزالور رلوكتانس متغير با سطح مقطع مورد بررسي قرار گرفته است. با وجود مزاياي ساختاري ساده و قابليت اطمينان بالاي ريزالورهاي VR با سطح مقطع، دقت پايين‌تر آن‌ها نسبت به ريزالورهاي روتور سيم‌پيچي‌شده و چالش‌هاي شبيه‌سازي با روش اجزاي محدود (FEM) – كه زمان‌بر بوده و منابع‌محاسباتي بالا نياز دارد – ضرورت توسعه مدل‌هاي تحليلي كارآمد را برجسته مي‌سازد. اين پژوهش بر بهبود دقت ريزالورهاي VR با سطح مقطع تمركز دارد و با افزايش تعداد قطب‌ها (از 2 به 4 و 6) در ساختارهاي روتور داخلي و خارجي، عملكرد حسگر را در شرايط سالم و تحت خطا ارزيابي مي‌كند. به منظور بررسي عملكرد ريزالورها، نظير ساير ماشين‌هاي الكتريكي، روش اجزاي محدود دقيق‌ترين روش محسوب مي‌شود. ليكن يكي از چالش‌هاي اصلي در شبيه‌سازي به روش اجزاي محدود، زمان طولاني شبيه‌سازي است. از اين رو در مطالعاتي كه نياز به تعداد شبيه‌سازي زياد وجود داشته باشد، نظير مطالعات بهينه‌سازي يا بررسي عملكرد تحت شرايط خطا، استفاده از روش اجزاي محدود امكان‌پذير نيست. به همين دليل در اين پروژه روش بازسازي ميدان (FRM) به منظور بررسي عملكرد ريزالور پيشنهاد شده است. دستاورد اصلي اين پژوهش، توسعه و پياده‌سازي روش بازسازي ميدان براي مدل‌سازي ريزالور VR با سطح مقطع است. برخلاف روش‌هاي مرسوم FRM كه بر چگالي شار فاصله هوايي تكيه دارند، اين پژوهش از اندوكتانس‌هاي خودي و متقابل سيم‌پيچ‌هاي تحريك و سيگنال به عنوان توابع پايه استفاده كرده است، كه اين رويكرد دقت محاسبه شارپيوندي را افزايش داده و اثرات سه‌بعدي را با هزينه محاسباتي پايين مدل‌سازي مي‌كند. FRM پيشنهادي، زمان شبيه‌سازي را تا 96 برابر نسبت به FEM كاهش مي‌دهد، در حالي كه دقت موقعيت زاويه‌اي را حفظ مي‌كند. اين روش امكان تحليل تكراري ساختارهاي چندقطبي را فراهم آورده و عملكرد ريزالور را در فركانس‌هاي تحريك بالا (4 كيلوهرتز) و سرعت‌هاي چرخشي (600 دور در دقيقه) ارزيابي مي‌نمايد. دقت عملكرد اين روش با استفاده از مقايسه نتايج با نتايج حاصل از FEM مورد مطالعه قرار گرفته است. با تائيد دقت روش بازسازي ميدان، عملكرد ساختارهاي چهار قطب و شش قطب نيز در شرايط سالم و خطا بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد علاوه بر حالت سالم، در شرايط وقوع خطا نيز ساختارهاي چهار قطب و شش قطب از دقت بيشتري در مقايسه با ساختار دو قطب برخوردار است.

237082

سيستم‌هاي قدرت

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان