شماره ركورد
26131
شماره راهنما
ELE2 529
عنوان
كنترل بدون حسگر سرعت موتور سنكرون رلوكتانسي با هدف كاهش نوسانات سرعت و گشتاور
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق - الكترونيك قدرت و ماشين هاي الكتريكي
دانشكده
فني و مهندسي
تاريخ دفاع
1404/10/30
صفحه شمار
99 ص .
استاد راهنما
بهزاد ميرزائيان دهكردي
استاد مشاور
محمد مطهري فر
كليدواژه فارسي
موتور سنكرون رلوكتانسي , كنترل بدون حسگر , كنترل جهت ميدان , كنترل مد لغزشي مرتبه سوم , رويتگر ليونبرگر , فيلتر/ناظر كالمن , ريپل گشتاور , نوسان سرعت
چكيده فارسي
كنترل بدون حسگرِ موتور سنكرون رلوكتانسي به دليل حذف حسگرهاي مكانيكي سرعت/موقعيت، ضمن كاهش هزينه و پيچيدگي سختافزار، قابليت اطمينان سيستم را در محيطهاي صنعتي افزايش ميدهد. بااينحال، غيرخطيبودن ديناميك موتور، تغييرات پارامترها و حساسيت عملكرد در سرعتهاي پايين و بارهاي متغير، طراحي يك راهكار مقاوم براي كاهش ريپل گشتاور و نوسان سرعت را ضروري ميسازد.
در اين پاياننامه با عنوان كنترل گشتاور و سرعت بدون حسگرِ موتور سنكرون رلوكتانسي براي كاهش ريپلهاي سرعت و گشتاور، يك چارچوب كنترل بدون حسگر مبتني بر كنترل مبتني بر امتداديابي ميدان (FOC) ارائه ميشود كه در آن، كنترل كننده مد لغزشي مرتبه سوم (TOSMC) باهدف كاهش ريپل گشتاور، تثبيت سرعت در شرايط بار متغير و بهبود پايداري ديناميكي بهكارگرفتهشده است. همچنين براي تخمين سرعت روتور، رويتگر ليونبرگرِ خطي–زمان متغير با بهره تزريق خطاي زمان متغير (استخراجشده از معادله ريكاتي زمان متغير) طراحي شده و در كنار آن، ناظر Line Kalman نيز جهت مقايسه عملكرد در نظر گرفته شده است.
اعتبارسنجي روش پيشنهادي با شبيهسازي روي يك سنكرون رلوكتانسي چهار قطب 2 كيلووات سرعت ناميRPM1500 و گشتاور نامي Nm 13انجام شده است. نتايج نشان ميدهد سيستم در گسترهاي از شرايط بارگذاري همگرايي مناسب داشته و خطاي ماندگار قابلتوجهي مشاهده نميشود؛ بهعنوان نمونه در سناريوي كاهش سرعت از RPM 500 به صفر، رهگيري سرعت طي حدود 2 ثانيه به حالت پايدار نزديك صفر ميرسد. در آزمون اغتشاش بار، افزايش ناگهاني گشتاور بار تا 0.1برابر گشتاور نامي تنها افت گذراي سرعت ايجاد كرده و كنترل كننده با تنظيم جريانها سيستم را به حالت پايدار جديد هدايت ميكند. همچنين در شرايط تركيبي (تغيير سرعت مرجع همزمان با اغتشاش بار)، پايداري حفظ شده و افت سرعت ناشي از بار اضافي در مدت كوتاهي جبران ميشود.
كليدواژه لاتين
Synchronous Reluctance Motor (SynRM) , Sensorless Control , Field-Oriented Control (FOC) , Third-Order Sliding Mode Control (TOSMC) , Luenberger Observer , Kalman Filter/Kalman Observer , Torque Ripple , Speed Oscillation
عنوان لاتين
Sensorless Torque and Speed Control of a Synchronous Reluctance Motor for Reducing Speed and Torque Oscillations
گروه آموزشي
مهندسي برق
چكيده لاتين
Sensorless control of synchronous reluctance motors (SynRM), by eliminating mechanical speed/position sensors, reduces cost and hardware complexity while improving system reliability in industrial environments. Nevertheless, the nonlinear motor dynamics, parameter variations, and degraded performance sensitivity at low speeds and under variable loads make the development of a robust strategy for mitigating torque ripple and speed oscillations essential.
This thesis, entitled “Sensorless Torque and Speed Control of a Synchronous Reluctance Motor for Reducing Speed and Torque Ripples,” proposes a sensorless control framework based on field-oriented control (FOC). Within this framework, a third-order sliding mode controller (TOSMC) is employed to suppress torque ripple, enhance speed regulation under load disturbances, and improve overall dynamic stability. Rotor speed is estimated using a linear time-varying Luenberger observer with a time-varying error-injection gain derived from the time-varying Riccati equation. In addition, a Line Kalman observer is implemented to benchmark and compare estimation performance.
The proposed approach is validated through simulation on a four-pole, 2-kW SynRM with a rated speed of 1500 rpm and a rated torque of 13 N•m. Simulation results confirm satisfactory convergence across a wide range of loading conditions with no significant steady-state error. For instance, in a speed reduction scenario from 500 rpm to zero, the controller tracks the reference and reaches a near-zero steady state within approximately 0.12 s. Under a load disturbance test, a sudden increase in load torque up to 1.5× the rated torque causes only a transient speed dip, after which the controller restores operation to the new steady state by regulating the stator currents. Similarly, in combined conditions—simultaneous speed-reference changes and load disturbances—system stability is preserved and the speed drop due to the additional load is compensated within a short time. Furthermore, comparative results indicate that the Luenberger observer provides superior performance over the Line Kalman observer at low speeds (below 300 rpm) and achieves a stable speed estimate during start-up within about 0.05 s.
تعداد فصل ها
6
فهرست مطالب pdf
167873
نويسنده