کنترل زاویه روشنی با استفاده از توابع اشتراکی گشتاور اصلاح شده به منظور کاهش ریپل گشتاور در موتورهای سوئیچ رلوکتانس

محورهای موضوعی : طراحی و کنترل ماشین الکتریکی

مهرداد دریانوش ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی شهر)
میلاد دولتشاهی ² (دانشگاه آزاد خمینی شهر)
جواد پورآباده ³ (دانشگاه صنعتی اصفهان)

تاریخ دریافت : 1393/09/29 تاریخ پذیرش : 1393/11/04 تاریخ انتشار : 1394/02/01

کلید واژه: موتور سوئیچ رلوکتانس, کاهش ریپل گشتاور, کنترل زاویه روشنی,

چکیده مقاله :

در سالهای اخیرگرایش به موتور سوئیچ رلوکتانس به منظور استفاده درکاربردهای صنعتی افزایش پیدا کرده است. از این رو تحقیقات گسترده‌ای بر روی کنترل سرعت و گشتاور این موتور صورت گرفته است. این موتور دارای ساختاری ساده و مقاوم بوده و دارای هزینه ساخت پایین و مقرون به صرفه می‌باشد و در عین حال از چگالی توان بالا، قابلیت کار در سرعت‌های بسیار زیاد و در محیط‌های نامناسب (گرم و پرگرد و غبار) قابلیت اطمینان، کنترل‌پذیری و بازدهی بالایی برخوردار است. از طرف دیگر تولید گشتاور گسسته و اشباع شدید مغناطیسی هسته در این موتور سبب کاهش گستره کاربردهای صنعتی و افزایش نوسانات نامطلوب در گشتاور این موتور شده است. در این مقاله، از روش اصلاحی مبتنی بر قوانین منطقی و بر اساس کنترل توابع اشتراکی گشتاور استفاده شده است. همچنین با تخمین منحنی ‌اندوکتانس در همسایگی موقعیت عدم هم محوری و بر اساس حل تحلیلی معادله ولتاژ فاز، زاویه روشنی بهینه برای هدایت هر فاز استخراج شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها بر روی یک موتور سوئیچ رلوکتانس چهار فاز و مقایسه آن با روشهای پیشین نشان از صحت و برتری روش پیشنهادی ارائه شده خواهد داشت

چکیده انگلیسی:

In the recent years, the use of switched reluctance motors (SRM) in industrial applications has been increased. In this regard, a large amount of research studies have been conducted on controlling the speed and torque of the aforementioned motors. These motors not only have a simple and stable structure, but also production cost is low. In addition, these motors take advantage of great power, the ability to work in high speeds and inadequate environments (hot and dusty), reliability, control-ability, and high efficiency. However, discrete torque production of SRM along with enormous magnetic saturation in their cores reduces the variety of their industrial applications and also causes the inappropriate torque ripples. In this paper, a modified logical-rule-based method is proposed which employs the technique of controlling torque sharing function. Moreover, the optimized turn-on angle for conducting each phase is achieved by estimating the inductance curve in the vicinity of unaligned position and based on an analytical solution. Simulation results on a four-phase switched reluctance motor and a comparison with the conventional methods indicates validity and effectiveness of the proposed modified method.

منابع و مأخذ:

[1] S.K. Sahoo, S. Dasgupta, S.K. Panda, J.X. Xu, "A lyapunov function based robust direct torque controller for switched reluctance motor drive system", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 27, pp. 555-564, Feb. 2012.

[2] S. Saberian-Borojeni, “Fuzzy second order sliding mode speed observer for a synchronous reluctance motor with predictive control”, Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, Vol. 4, No. 13, pp. 45-52, Winter 2013 (in Persian).

[3] R. Krishnan, "Switched reluctance motor drives modeling, simulation, analysis, design and applications", Boca Rotan, FL: CRC Press, 2001.

[4] V.P. Vujicic, "Minimization of torque ripple and copperlosses in switched reluctance drive", IEEE Trans. Power Electronics, Vol. 27, No. 1, pp. 388-399, Jan. 2012.

[5] B. Fahimi, G. Suresh, J.P. Johnson, M. Ehsani, M. Arefeen, I. Panahi, "Self-tuning control of switched reluctance motors for optimized torque per ampere at all operating points", Proceeding of the  IEEE/APEC, pp. 778–783, 1998.

[6] M.M. Beno, N.S. Marimuthu N.A. Singh, "Improving power factor in switched reluctance motor drive system by optimising the switching angles", Proceeding of the IEEE/TENCON, pp. 1–5, Hyderabad, Nov. 2008.

[7] Y. Sozer, D.A. Torrey, "Optimal turn-off angle control in the face of automatic turn-on angle control for switched-reluctance motors", IET Electric Power Applications, Vol. 1, No. 3, pp. 395–401, May 2007.

[8] X.D. Xue, K.W.E. Cheng, "Optimization and evaluation of torque-sharing functions for torque ripple minimization in switched reluctance motor drives", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 24, No. 9, pp. 2076-2090, Sep. 2009.

[9] M. Dowlatshahi, S.M. Saghaiannejad, J.W. Ahn, M. Moallem, "Copper loss and torque-ripple minimization of switched reluctance motors considering nonlinear and magnetic saturation effects", Journal of Power Electronics, Vol. 14, No. 2, pp. 351-361, March. 2014.

[10] Y.Z. Xu, R. Zhong, S.L.Lu.L. Chen, "Analytical method to optimise turn-on angle and turn-off angle for switched reluctance motor drives", IET Electric Power Applications, Vol. 6, No. 9, pp. 593–603, Nov. 2012.

[11] M. Dowlatshahi, S.M. Saghaiannejad, J.W. Ahn, M. Moallem, “Minimization of torque-ripple in switched reluctance motors over wide speed range", J Electr Eng Technol, Vol .9, No. 2, pp. 478-488, 2014.

[12] M. Illic-spong, T.J.E. Miller, S.R. MacMinn, J.S. Thorp, "Instantaneous torque control of electric motor drives", IEEE Trans. Power Electron., Vol.2, pp. 55-61, Jan. 1987.

[13] D.S. Schramm, B.W. Williams, T.C. Green, "Torque ripple reduction of switched reluctance motors by PWM phase current optimal profiling", Proceeding of the IEEE/PESC, Vol. 2, pp. 857–860, 1992.

[14] I. Husain, M. Ehsani, "Torque ripple minimization in switched reluctance drives by PWM current control", IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 11, No. 1, pp.83–88, Jan. 1996.

[15] S.C. Sahoo, J.X. Xu, S.K. Panda, "Determination of current waveforms for torque ripple minimization in switched reluctance motors using iterative learning: An nvestigation", IEE Proceeding Electric Power Applications, Vol. 146, No. 4, pp. 369–377, Jul. 1999.