23973

ELE3 73

دكتري

مهندسي برق - قدرت

فني و مهندسي

1403/06/26

127 ص.

بهزاد ميرزائيان دهكردي

محسن اكراميان

موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم , تشخيص بار ناهم تراز , كنترل تطبيقي موتور , شناسايي پارامترهاي موتور , تخمين لحظه اي موقعيت رتور

امروزه موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم به‌عنوان يكي از اجزاي اصلي محصولات مختلف در طيف وسيعي از كاربردهاي صنعتي و توليد انبوه مانند لوازم‌خانگي، وسايل نقليه هيبريدي ‌و يا صنعت رباتيك استفاده مي‌شوند. راندمان و قابليت اطمينان بالا، كنترل دقيق و نياز به تعمير نگهداري كم از جمله مزاياي اين نوع موتورها مي‌باشد كه باعث شده است از آن‌ها به‌صورت گسترده‌اي در صنايع مختلف استفاده شود. در اين رساله، به بررسي اهميت اين نوع موتورها در كاربردهاي مختلف پرداخته مي‌شود و بر نقش محوري روش‌هاي مختلف كنترلي كه تأثير به سزايي در كاهش ريپل و نوسانات ناشي از عوامل مختلف دارند پرداخته خواهد شد. به‌كارگيري روش‌هاي كنترل پيشرفته موتور، اين امكان را به مهندسان و طراحان موتور و درايو مي‌دهد تا به طور مؤثري رفتارهاي نامطلوب اين نوع موتورها را در مواجه با شرايط مختلف كاهش دهند. اين موضوع در نهايت منجر به افزايش طول عمر موتور خواهد شد و عملكرد با قابليت اطمينان بالا را به همراه خواهند داشت. با اين حال علي‌رغم پيشرفت‌هايي كه در روش‌هاي كنترل موتور حاصل شده است، موتورهاي الكتريكي مستعد خطاهايي هستند كه ريپل و نوسانات شديد موتور، در شرايط مختلف عملكرد آن را به همراه خواهد داشت. يكي از خطاهاي رايج در موتورهاي الكتريكي به‌خصوص موتورهاي سنكرون مغناطيس دائم، نا هم تراز بودن رتور، ناشي از عوامل مختلف مانند وجود جرم اضافي و يا غير ايده ايده‌آل فرآيند ساخت مي‌باشد كه مي‌تواند منجر به ارتعاشات و نوسانات شديد و حتي ناپايداري موتور شود و عملكرد و قابليت اطمينان و در نهايت طول عمر آن را تحت‌تأثير قرار دهد. پرداختن به موضوع تشخيص خطا و پايش وضعيت موتور به خصوص موضوع عدم تعادل و نا هم ترازي در رتور، نيازمند يك رويكرد هوشمندانه و هدفمندي مي‌باشد كه در ابتدا شامل تشخيص دقيق آن و در ادامه ارائه روشي كنترلي به جهت كاهش اثرات آن مي‌باشد. روش‌هاي تشخيص خطا و در ادامه رويكردهاي كنترل تطبيقي و مدرن، ابزارهاي مناسبي را براي شناسايي و كاهش اثرات عدم تعادل در رتور ارائه مي‌دهند كه مي‌تواند منجر به كاهش قابل توجه اثرات نامطلوب اين پديده بشود؛ بنابراين با ارائه الگوريتم‌هاي تشخيص خطا و همچنين به‌كارگيري روش‌هاي كنترلي شامل سيستم‌هاي كنترل تطبيقي، اين امكان وجود خواهد داشت تا به‌صورت مؤثري عدم تعادل و ميزان نا هم‌ترازي در رتور شناسايي شود و با استفاده از يك روش كنترلي هوشمند، ضمن كاهش نوسانات موتور در حضور بارهاي ناهم تراز از عملكرد بهينه و قابليت اطمينان بالاي موتور نيز در كاربردهاي مختلف اطمينان حاصل شود. بنابراين در اين رساله ضمن بررسي انواع نا هم ترازي و اثرات آن بر عملكرد موتور، رويتگري به جهت تشخيص ميزان نا هم ترازي توسط متغيرهاي حالت موتور ارائه شد كه در آن با استفاده از اطلاعات سرعت موتور كه متغيري منحصرا مرتبط با نيروي ايجاد شده توسط بار ناهم تراز مي باشد، گشتاور موتور در حضور بار ناهم تراز تخمين زده مي شود. با استفاده از اطلاعات به دست آمده در مورد ميزان بار ناهم تراز، جريان هاي بهينه كه از يك مساله بهينه سازي و با در نظر گرفتن تلفات مسي موتور استخراج شده اند به صورت موثري به موتور تزريق مي شوند تا با ايجاد گشتاوري مخالف با گشتاور ناشي از بار ناهم تراز، باعث كاهش نوسانات موتور در حضور بار ناهم تراز بشوند.

permanent magnet synchronous motors , Unbalanced load detection , Adaptive engine control , Identification of engine parameters , momentary estimation of rotor position

Adaptive torque control in sensorless permanent magnet synchronous motors in the presence of unbalanced load

مهندسي برق

Today, permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are utilized as key components in a diverse array of products across numerous industrial applications, including home appliances, hybrid vehicles, and robotics. The high efficiency and reliability, precise control, and low maintenance requirements of PMSMs have led to their widespread adoption in various industries. This treatise will examine the importance of PMSMs in different applications and discuss the pivotal role of various control methods in significantly reducing ripple and fluctuations caused by various factors. The use of advanced motor control methods enables engineers and designers to effectively reduce undesirable behaviors in motors under various conditions. This ultimately leads to increased motor life and high reliability. Despite advancements in motor control methods, electric motors remain prone to faults caused by ripple and extreme fluctuations in different operating conditions. One common issue, especially in permanent magnet synchronous motors, is rotor misalignment. Factors such as excess mass and manufacturing non-idealities can cause severe vibrations, fluctuations, and even motor instability, affecting performance, reliability, and lifespan. Addressing the issue of fault detection and monitoring motor conditions, particularly unbalanced rotors, requires an intelligent and targeted approach. This involves accurate diagnosis followed by the implementation of control methods to mitigate the effects. Modern fault detection techniques and adaptive control approaches provide effective tools for identifying and reducing the impact of various types of rotor unbalances, significantly lessening their adverse effects. By utilizing error detection algorithms and control methods, including adaptive control systems, it is possible to accurately identify unbalanced rotor and excess mass. This intelligent control method ensures optimal performance and high reliability of the motor in various applications, even in the presence of unbalanced loads.

7