منبع مقاله درمورد نمونه برداری، دینامیکی

No Comments

ا نشان
می دهد:

بازنویسی معادلات ولتاژ استاتور در دستگاه :

گشتاور الکتریکی تولید شده توسط ماشین به شار مغناطیسی وابسته می باشد:

معادله عملکرد دینامیکی روتور:

1-5-2)-روش کنترل میدان گردان از طریق کنترل جریان
با قرار دادن میدان مغناطیسی روتور در دستگاه dq وهمچنین جریان های استاتور،i sq متناسب با گشتاور الکتریکی می باشد و i sd متناست با توان راکتیو می باشد.
در این روش ،اساس کنترل ماشین بر پایه جریان می باشد،جریان مرجع از حلقه کنترل سرعت خارجی بدست می آید.
برای پیش بینی رفتار جریان های استاتور از مدل ماشین استفاده می شود،تابع در نظر گرفته شده تفاوت بین جریان مرجع و جریان پیش بینی شده را بررسی می کند.
بازه زمانی در بررسی مدل ماشین
با استفاده از تخمین تابع euler و مشتق جریان استاتور و مقدار Ts داریم:
با توجه به معادله بالا و معادلات ولتاژ استاتور در دستگاه dq که قبلا ارائه شد معادلات زیر بدست می آید:

این معادلات امکان پیش بینی جریان های استاتور را ایجاد می کند، تا بتوانیم هفت بردار ولتاژ موجود در اینورتر را محاسبه کنیم.

بردارهای ولتاژ تولید شده توسط اینورتر در یک دستگاه مقایسه ای ثابت قرار دارند،اما بردارهای گردان در دستگاه dq از معادله زیر محاسبه می شود:

طرح شماتیک کنترل ماشین pmsm
از بلوک کنترل کننده PI برای کنترل سرعت و تولید جریان مرجع i sq برای تولید گشتاور استفاده می شود.
از بردار ولتاژ در طول یک دوره توسط بلوک حداقل کننده نمونه برداری می شود.
روش کنترل FOC به صورت خلاصه:
استفاده از مرجع گشتاور و جریان
تولید گشتاور توسط جریان بهینه
محدود سازی جریان

بهینه سازی جریان توسط تابع زیر انجام می گیرد:

طرح شماتیک مدل کنترل موتور PMSM :

شکل 1.14 طرح شماتیک کنترل موتور آهنربای دائم
در بخش اول به حداقل رساندن توان راکتیو انجام می گیرد،با بهینه سازی جریان و تولید گشتاور،در بخش دوم گشتاور تولید شده توسط جریان را مشخص می کنیم،و در بخش آخر توسط یک تابع غیر خطی دامنه جریان های استاتور را محدود می کنیم.
تابع زیر برای تعیین ماکزیمم مقدار جریان استاتور استفاده می شود:

در این روش اگر بردار ولتاژ جریانی بیشتر از imax تولید کند در تابع فوق قرار می گیرد ،در نتیجه این بردار ولتاژ نمی تواند انتخاب شود. از طرف دیگر اگر جریانهای پیش بینی شده کمتر از مقادیر محدود شده باشد، تابع بهینه ساز ابتدا دو مرحله بهینه سازی جریان را انجام می دهد و سپس آن را انتخاب می کند.

نتایج استفاده از طرح کنترل جریان پیشگویانه در شکل های زیر نشان داده شده است،در این شکل ها مرجع سرعت در گام های t=0.02 تغییر می کند سپس در t=0.1s سرعت معکوس می شود و در نهایت در t=0.25 بار هم اضافه می شود.خیلی سریع توسط جریان isq گشتاور تولید می شود در این زمان مقدار isd نزدیک به صفر می باشد. در طول دوره گذرا جریان ها محدود می شوند و هردو با یکدیگر ترکیب می شوند.

رفتار روش کنترل جریان پیشگویانه در زمانی که سرعت معکوس می شود در شکلهای بعدی نشان داده می شود ،در طول این بازه زمانی ناپایدار بیشترین مقدار isq را داریم، که این تاثیر توسط بلوک تابع بهینه ساز محدود میشود،isd همچنان در طول این دوره ناپایدار نزدیک صفر می باشد.

در مرحله بعد بار به شافت موتور pmsm کوپل می شود،در این موقعیت کنترل کننده سرعت بلوک PI با تغییر جریان isq که جریان مرجع گشتاور می باشد با این اختلال مقابله می کند ،که این تغییرات از روش پیشگویا نه کنترل جریان پیروی می کند. که نتایج آن در شکلهای زیر نشان داده می شود:

  پایان نامه ارشد درموردابراز وجود، عزت نفس، امام صادق، آرامش خاطر

روش کنترل سرعت پیشگویانه

یکی از مهمترین مزایایMPC توانایی آن در کنترل چندین متغییر مختلف با استفاده از یک تابع هزینه می شود.این امکان موجب می شود کنترل سرعت پیشگویانه اجرا شود، در حالی که جریانهای استاتور کمتر از مقادیر تعیین شده باقی بماند.

طبق بررسی های انجام شده موتور pmsm از کارایی بالایی در کار بردهای گوناگون برخوردار می باشد و در این پروژه همواره سعی گردیده از این مدل در الگوها استفاده شود ، تا با کا هش هرچه بیشتر تداخلات الکترو مغناطیس که بخشی از آن مرتبط با ساختار موتورها می باشد به سطوح پایین تری از تداخلات الکترو مغناطیس برسیم و در بتوانیم THD را در خروجی سیستم محرک پیشنهادی کاهش دهیم.

1.6) تداخلات الکترو مغناطیس در مبدل های قدرت

مبدلهای قدرت سوئیچینگ بدلیل مزیتهای زیادی که دارند، محبوبیت زیادی پیدا کرده اند و به عنوان جزء اصلی هر نوع دستگاهی که نیاز به تغذیه دارد، بکار می روند. اما با وجود این همه مزیت، یک عیب اساسی نیز در این منابع تغذیه سوئیچینگ وجود دارد و آن تولید نویز با فرکانس بالا است که بدلیل کلیدزنی سریع رگولاتورهای مبدل قدرت با توانهای فوق العاده زیاد، بوجود می آید. در بیشتر کاربردها، ضروری است که نویز را در خارج از منبع تغدیه فیلتر کنند و از انتشار آن با استفاده ازپرده های فلزی محافظی که روی دستگاه کشیده می شود، جلوگیری کنند.
منبع تولید امواج الکترومغناطیسی، تغییرات سریع میدانهای الکتریکی یا مغناطیسی است. منابع مهم تولید تداخل امواج الکترومغناطیسی، موتورهای الکتریکی (خصوصاً موتورهای با جاروبک و همچنین تکفاز)، رله ها و کلیدهایی که با سرعت زیاد جریان الکتریکی را قطع و وص
ل می کنند، می باشند. منابع تغذیه سوئیچینگ نیز بدلیل عملکرد کلیدزنی آنها، یکی از منابع مهم بوجود آورنده تداخل امواج الکترومغناطیسی محسوب می شوند. در این منابع تغذیه سوئیچینگ، امواج الکترومغناطیسی بر اثر کلیدزنی سریع ترانزیستور و قطع و وصل سریع جریان ایجاد می شود. همچنین تلفات کلید زنی در زمان روشن کردن و یا خاموش کردن ترانزیستور ها نیز یکی از دلایل ایجاد امواج الکترومغناطیسی است، که در هوا منتشر شده و از آنجایی که دارای هارمونیک های با فرکانس بالایی هستند، بعنوان امواج الکترومغناطیسی مخرب عمل می کنند و روی سیستمهای مخابراتی اثرات نامطلوب می گذارند.

به همین دلیل منابع تغذیه سوئیچینگ را می بایست توسط جعبه های فلزی پوشاند تا از انتشار امواج الکترومغناطیسی در محیط، توسط منابع تغذیه سوئیچینگ جلوگیری شود. به عنوان نمونه می توان به منابع تغذیه سوئیچینگ در کامپیوترهای شخصی اشاره کرد که در یک جعبه فلزی از آن محافظت می شود، تا بتوان تا حد ممکن از تداخل الکترومغناطیسی توسط منبع تغذیه سوئیچینگ جلوگیری نمود. همچنین در طراحی منابع تغذیه سوئیچینگ تا حد ممکن باید دقت شود که با بکار گرفتن روشهای مناسب، امواج الکترومغناطیسی را که در فضای اطراف منتشر می شود کاهش داد.
برای درک چگونگی ایجاد تداخل امواج الکترومغناطیسی به یک مثال ساده اشاره می کنم. در مداری متشکل از یک منبع dc، یک کلید و یک مقاومت که بطور سری با هم بسته شده باشند، با باز بودن کلید فقط یک میدان ثابت الکتریکی بین سیم رفت و سیم برگشت ایجاد می شود. با بستن کلید علاوه بر میدان الکتریکی بین دو سیم، یک میدان حلقوی مغناطیسی ناشی از عبور جریان از درون سیم نیز بوجود می آید.
حال اگر عمل قطع و وصل کلید با سرعت زیاد انجام شود یک موج الکترومغناطیسی که متغیر با زمان نیز می باشد ایجاد می شود و می تواند براحتی در فضای اطراف سیمها منتشر شود. هر چه سرعت کلیدزنی بیشتر باشد، امواج الکترومغناطیسی تولیدی دارای فرکانس بیشتری می شود و براحتی و با انرژی کمتری می تواند در شعاع بیشتری در فضا انتشار یابد. در یک مدار ساده منبع تغذیه سوئیچینگ نیز با قطع و وصل جریان، یک مولد امواج الکترومغناطیسی است. در بین پیوند کلکتور- امیتر ترانزیستور، بر اثر قطع و وصل شدن با سرعت زیاد، میزان خیلی زیاد dv/dt وجود دارد که ناشی از شیب خط منحنی ولتاژ در زمان قطع و وصل است. و نیز در خازن di/dt زیادی وجود دارد که آن هم ناشی از شیب خط منحنی جریان در زمان قطع و وصل است. که این مقادیر بالای dv/dt و di/dt می توانند یک موج الکترومغناطیسی شدید را با توان بالا تولید کند.
منبع ایجاد نویز دیگر در منابع تغذیه سوئیچینگ، سیستم یکسوسازی آن می باشد. از آنجایی که یکسوسازها موج ورودی را بصورت گسسته قطع و وصل می کنند، دارای مقدار di/dt زیادی می باشند.
امواج الکترومغناطیسی می توانند توسط هدایت کننده های الکتریکی در فضا منتشر می شوند. کوپلاژهای الکتریکی که توسط خازن، سلف و یا ترانسفورماتور ایجاد می شوند نیز می توانند از طریق فاصله هوایی، امواج الکترومغناطیسی را در فضای اطراف منتشر کنند.
امواج الکترومغناطیسی که در فضا منتشر می شوند عبارتند از:
-۱. نویز منتشر شده از اتصال خروجی سیستم ایزولاسیون به بار.
-۲. نویز منتشر شده از اتصال ورودی قدرت به سیستم ایزولاسیون.
-۳ امواج الکترومغناطیسی منتشر شده از فاصله هوایی در فضا.
-۴. ایزولاسیون منبع قدرت اولیه و بار باعث می شود نویز ورودی به خروجی انتقال یابد و بالعکس.
در مسأله تداخل امواج الکترومغناطیسی هر سیستم الکترونیکی یکی از نقش هایی از لحاظ تولید، انتقال و دریافت آن را ایفا می کند که عبارتند از:
-۱. یک سیستم الکترونیکی منبع ایجاد تداخل امواج الکترومغناطیسی است.
-۲ یک سیستم الکترونیکی به عنوان کانال انتقال دهنده امواج الکترومغناطیسی عمل می کند.
-۳ یک سیستم الکترونیکی گیرنده و تأثیر پذیر از امواج الکترومغناطیسی است.
با توجه به اینکه یک سیستم الکترونیکی کدام یک از نقشهای فوق را درمسأله تداخل امواج الکترومغناطیسی دارا می باشد، می توان چاره ای برای برطرف کردن این مسأله پیدا نمود و تداخل امواج الکترومغناطیسی که پدیده نامطلوبی است را تا حد ممکن کاهش داده و حتی آن را از بین برد. برای کاهش دادن میزان نویز الکترومغناطیسی، سه مرحله را می بایست انجام داد. اوّلاً در صورتی که امکان داشته باشد و به ماهیت مدار الکتریکی و عملکرد آن آسیبی نرسد، با کاهش دادن مقدارdv/dt وdi/dt، میزان نویز راتا حد امکان کم کنیم. همچنین باید توجه داشت که در طراحی اولیه حتی الامکان میدانهای مغناطیسی و الکتریکی کاهش داده شوند. دوّما هدایت نویز در طول مسیر مدارات بایست فیلتر شود و نیز در آخر جهت جلوگیری از تشعشع نویز توسط یک پرده محافظ (شیلد) روی سیستم را بپوشانیم. سوّماً ابعاد سیستم را به گونه ای پیاده سازی کنیم که منبع نویز را تاحد ممکن تضعیف کرده باشیم و این از جمله نکات ظریفی است که یک طراح منبع تغذیه سوئیچینگ باید به آن دقت کند.
1.6.1روشهای کاهش تداخل امواج الکترومغناطیس در منبع ایجاد این امواج
در این قسمت به انواع راه کارها را برای کاهش پدیده انتشار و تداخل امواج الکترومغناطیسی اشاره شده است.افزودن خازن و سلف برای کاهش گرادیان جریان و ولتاژ بیشترین میزان تولید امواج الکترومغناطیسی در فضای اطراف ترانزیستور اصلی است که عمل کلیدزنی را انجام
می دهد. پس می توان گفت که این ترانزیستور بعنوان یک منبع تولید نویز مخابراتی پرقدرت، عمل می کند. انتقال ناگهانی جریان و ولتاژ در مدار، نوساناتی را بصورت تحریک ضربه ای در مدل پارازیتی خازن و همچنین سلف ترانسفورماتور و سیم پیچ ها ایجاد می کند. برای اینکه میزان تداخل امواج الکترومغناطیسی را در درون منبع تولید نویز کاهش دهیم، باید توجه داشت که چقدر می توانیم سرعت تغییرات جریان را در منبع مولد نویز کاهش دهیم. در صورتی که امکان کاهش تغییرات جریان برای ما وجود داشته باشد یک سلف کوچک را برای محدود نمودن تغییرات جریان di/dt در مدار بصورت سری و یک خازن را بصورت موازی برای کاهش دادن تغییرات ولتاژ dv/dt قرار می دهیم. این روش مناسبترین و مؤثر ترین روش کاهش مقدار توان نویز در المان کلیدزنی است.
منبع مهم دیگر تولید نویز و تداخل امواج الکترومغناطیسی، زمان افت سریع جریان در دیودهایی که بایاس معکوس می شوند، است. معمولاً یک دیود با زمان بازیابی معکوس سریع، دارای زمان بازیابی حدود 10 نانو ثانیه می باشد. پس این دیود می تواند، مقداری از نوسانات را (در صورتی که در رنج فرکانسی بالا در حال کار باشد) به فضا منتشر کند. زمان افت را در دیودها به این صورت می توان کنترل کرد که از دیودهایی که دارای تکنولوژی ساخت Soft recovery هستند، استفاده شود، یا در صورتی که از دیودهای با زمان بازیابی سریع استفاده می کنیم، یک خازن کوچک سرامیکی را مستقیماً با دیود موازی کنیم. همچنین می توان یک سلفRF را با ترانزیستوری که عملکرد کلیدزنی را انجام می دهد یا دیود سری کنیم تا با تغییرات ناگهانی جریان مخالفت کند و زمان خاموش شدن دیود را افزایش دهد و همچنین لبه تیز جریان که ناشی از کلیدزنی است را از بین ببرد. در صورتی که روشهای فوق امکان پذیر نباشد، می بایست که با یک پرده محافظت کننده فلزی (شیلد)، المان کلیدزنی را بپوشانیم. تا از تشعشع امواج الکترومغناطیسی به فضای اطراف تا حد ممکن جلوگیری کنیم. معمولاً در عمل در اکثر منابع تغذیه سوئیچینگ با فیلتر کردن و استفاده از پوشش های فلزی تداخل امواج الکترومغناطیسی را کاهش می دهند.
نوع سیم کشی
اندازه و ابعاد فیزیکی یک منبع تغذیه سوئیچینگ در تولید امواج الکترومغناطیسی نقش مهمی را ایفا می کند. با کم کردن فاصله سیمهای رفت و برگشت در منابع تغذیه سوئیچینگ با استفاده از اثر القاء متقابل سیمها بر روی همدیگر میتوان نویز ناشی ازامواج الکترومغناطیسی اطراف سیمها را کاهش داد. همچنین نویز ناشی از ترانسفورماتور را با استفاده از پرده محافظ فلزی و نویزهای دیگر ناشی از سیم کشی را با استفاده از سیمهای با غلاف شیلد فلزی و سیم پیچ های بی فیلار تا حد امکان در عمل کاهش می دهند.
زمین کردن
یکی از روشهای مهار کردن امواج الکترومغناطیسی مخرب، زمین کردن الکتریکی است. روش زمین کردن ساده ترین روش کاهش دادن نویز در منبع می باشد.
اما برای کم کردن هر چه بیشتر امواج الکترومغناطیسی و تداخل ناشی از آن باید به این نکته توجه شود که سیمهایی که برای اتصال زمین الکتریکی از آنها استفاده می شود از مقاومت الکتریکی خیلی کمی برخوردار باشند. تا حتی الامکان از افت ولتاژ روی مقاومت پارازیتی معادل سیم کاسته شده و نویز بطور کامل به زمین منتقل شود. روش زمین کردن الکتریکی برای کاهش دادن میزان نویز سیستمهایی که در فرکانسهای کم تا حد یک مگا هرتز کارمیکنند مناسب است. هر چقدر که فرکانس سیستم بالا رود،

دیدگاهتان را بنویسید