پایان نامه کارشناسی مدلسازی و شبیه سازی موتور سنکرون مغناطیس دائم و ارائه روش های کنترلی آن

پایان نامه کارشناسی مدلسازی و شبیه سازی موتور سنکرون مغناطیس دائم و ارائه روش های کنترلی آن

به همراه شبیه سازی موتور های سنکرون مغناطیس دائم در نرم افزار MATLAB

فهرست مطالب

فصل اول. ۵

۱-۲) موتورسنکرون. ۹

۱-۲-۱) مزایای موتور سنکرون: ۱۱

۱-۲-۲) معایب موتور سنکرون: ۱۱

۱-۲-۳)  کاربرد موتور سنکرون: ۱۲

۱-۳)موتور سنکرون مغناطیس دائم (PMSM) [6] 12

۱-۴)ساختمان موتور سنکرون مغناطیس دائم ۱۴

۱-۵) مزایاو ارزیابی اقتصادی : ۱۶

۱-۶) کاربردهای موتورسنکرون مغناطیس دائم  [۷] ۱۷

۱-۷) تقسیم بندی موتورمغناطیس دائم (موتورPM) [ 1]و [۲] ۱۸

۱-۷-۱)مقایسه بین موتورسنکرون مغناطیس دائم  PMSMوموتورDCبدون جاروبک BDCM.. 19

۱-۸) مقایسه موتورهای مغناطیس دائم (PM    ) با موتورهای القائی [۱] و[۲] ۱۹

۱-۸-۱)الف –مزایای موتور های PM نسبت به موتور های   القائی عبارتند از : ۲۰

۱-۸-۲) ب-معایب  موتور های PM نسبت به موتور های   القائی عبارتند از : ۲۰

فصل دوم ۲۲

۲-۱)مقدمه. ۲۳

۲-۲)تفاوت عملکردی موتور سنکرون مغناطیس دائم  نوع SPM  و نوع IPM.. 24

۲-۳)معادلات ماشین در دستگاه  مرجع سه فازه abc. 25

۲-۴) معادلات ماشین در دستگاه مرجع چرخان. ۲۶

فصل سوم ۳۲

۳-۱) مقدمه. ۳۳

۳-۲) روش کنترل معمول در صنعت  بر مبنای مولفه های جریان. ۳۳

۳-۲-۱) مکان های هندسی ونواحی سرعت.. ۳۶

۳-۲-۲) معایب روش کنترل معمول در صنعت  بر مبنای مولفه های جریان. ۳۸

۳-۳)  روش کنترل معمول در صنعت  بر مبنای مولفه  های ولتاژ. ۳۸

۳ -۳-۱) مدل ریاضی موتور برمبنای مؤلفه های ولتاژ. ۳۹

۳-۳-۲) اصول ومبانی ریاضی روش کنترل معمول در صنعت  بر مبنای مولفه  های ولتاژ. ۴۰

۳-۳-۲-۱) مکان هندسی   Max .. 40

۳-۳-۲-۲) مکان هندسی Max Voltage and Max Current 42

۳-۳-۲-۳) مکان هندسی   Max .. 43

۳-۳-۳) نحوه تعیین نوع مکان هندسی در سرعتهای مختلف.. ۴۴

۳-۳-۴)  سیستم کنترل موتور سنکرون مغناطیس دائم ۴۹

۳-۳-۵) نتایج شبیه سازی در روش کنترل معمول در صنعت  بر مبنای مولفه  های ولتاژ. ۵۰

۳-۴) روش کنترل مستقیم شار و گشتاور (۱ DTC)  [۳]و[۸]و[۹] ۵۳

۳-۴-۱) مقدمه و معرفی روش : ۵۳

۳-۴-۲) معادلات موتور در چارچوب شار استاتور. ۵۵

۳-۴-۲-۱) معادله گشتاور در چارچوب شار استاتور (x y) 57

۳-۴-۲-۲) معادله شار پیوندی در چارچوب شار استاتور درموتور سنکرون مغناطیس دائم  با روتور استوانه ای.. ۵۷

۳-۴-۳) ساختار DTC   در محرکه PMSM.. 59

۳-۴- ۴) الگوریتم کاهش هارمونیک جریان (کنترل مستقیم مؤلفه صفر جریان) ۶۲

۳-۴-۵)مشکلات اعمال DTC بر روی PMSM.. 63

۳-۴-۶) جمع بندی ونتیجه گیری روش DTC. 64

فصل چهارم ۶۶

۴-۱) مقدمه: ۶۷

۲-۴) مدلسازی اینورتر سه فاز چهارکلیدی.. ۶۷

۳-۴) طرح پیشنهادی برای درایو موتور سنکرون مغناطیس دائم ۶۹

۴-۴) تخمین شار استاتور. ۷۱

۵-۴) پیش بینی شار استاتور و گشتاور الکتریکی. ۷۱

۶-۴) کاهش آفست ولتاژ خازن های لینک DC. 72

۷-۴) جبران تاخیر زمانی کلیدزنی. ۷۳

۴-۸) تابع هزینه کنترل کننده پیش بین. ۷۳

۹-۴) تنظیم فاکتورهای وزنی. ۷۴

۱۰-۴) مقایسه کنترل مستقیم گشتاور موتور سنکرون آهن ربای دائم با اینورترهای دوسطحی و سه سطحی. ۷۴

فصل پنجم ۷۶

۵-۱)  مدل سازی ریاضی شبیه سازی موتور سنکرون مغناطیس دائم ۷۷

۵-۱-۱) مقدمه. ۷۷

۵-۲)چارچوب مرجع تبدیل روتور. ۸۰

۵-۳)گشتاور الکترومغناطیسی: ۸۲

۵-۴)پیاده سازی معادلات مدل شده با سیمولینک: ۸۴

۵-۵)مدلسازی، شبیه سازی و کنترل غیر خطی موتور سنکرون خطی آهنربای دائم ۸۹

۵-۵-۱) مدل دینامیکی PMLSM با استفاده از SIMULINK. 89

۵-۵-۲) زیر شاخه مدل الکتریکی از PMLSM.. 89

۵-۵-۳) نتایج حلقه باز. ۹۲

۵-۵-۴) سیستم کنترل حلقه بسته. ۹۳

۵-۵-۵) نتایج کنترل حلقه بسته. ۹۴

 

مقدمه

امروزه استفاده ازانرژی الکتریکی یکی ازشاخصه های شناسایی جوامع صنعتی درکشورهای درحال توسعه می باشد .درکشورهای پیشرفته ،استفاده ازانرژی الکتریکی درگوشه های زندگی بشری ریشه دوانده وهرروز روش های جدید برای تبدیل انرژی الکتریسیته به انواع دیگر انرژی موردبهره برداری قرارمی گیردوروش های قدیمی نیزبازسازی وبهینه میشوند.ازنیازهای اساسی جوامع صنعتی ،استفاده ازانرژی الکتریسیته ،جهت تولیدانرژی مکانیکی موردنیاز صنایع کوچک وبزرگ می باشدوماشین های الکتریکی ،عمده ترین مبدل های مورداستفاده به منظورتبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی وبلعکس می باشند.

کمترکسی رامی توان یافت که باانواع مختلف  ماشین های الکتریکی برخوردنکرده باشد.ماشین های الکتریکی درزندگی روزمره انسان هاواردشده وابعادتازه تری به خودمی گیرند.هرروزصبح بسیاری ازمردم ناخوداگاه بابکارانداختن یک موتورجریان مستقیم ،اتومبیل خودراراه اندازی می کنند. اکثرخانواده هاازدستگاه های سردکننده ای استفاده می کنندکه سرمای خودراازکمپرس کردن گازداخل آن توسط یک موتورالقایی،تکفازیاسه فاز،بدست  می آورد.بسیاری ازمردم درآپارتمان های چندین طبقه زندگی می کنند.چنین برجهای بلندی بدون داشتن یک یاچنددستگاه آسانسور غیرقابل استفاده اندواین آسانسورها بانیروی موتورالقایی سه فازیاموتورهای جریان مستقیم به حمل مسافروبارمی پردازند.

کمترکارخانه ای رامی توان یافت که ازحداقل تعدادموتورالکتریکی استفاده نکرده باشد.موتورهای الکتریکی حتی درسیستم های تولیدوانتقال انرژی الکتریسیته نیزمورداستفاده قرارمی گیرند.

موتورهای سنکرون سه فازدرسیستم های قدرت بصورت کنترل کننده قدرت راکتیو(کندانسور) مورداستفاده قرارمی گیرند.کشاورزی پیشرفته امروز بدون موتورهای الکتریکی به یک صنعت ازپا افتاده تبدیل می شود.درصنایع پیشرفته ای  نظیر صنایع نظامی ،پزشکی ،هوا-فضاو…به وفور از موتورهای الکتریکی دقیق استفاده می شودکه اکثراین موتورهادارای سیستم های کنترلی پیشرفته نیزمی باشند.بطورکلی هرجاییکه حرکت چرخشی ویاحرکت خطی بارمورد نظرباشد،استفاده ازموتورهای الکتریکی اجتناب ناپذیرمی باشد.

استفاده وسیع  ازموتورهای الکتریکی ،مهندسین قدرت را برآن می داردکه درطراحی ،بهره برداری وکنترل موتورهای الکتریکی دقت لازم رامبذول دارند،تاچنین وسیله ای که حتی مورداستفاده عامی ترین افرادنیزقرار می گیرد،به سادگی موردبهره برداری قرارگیردونیازهای مختلف یک جامعه رابرآورده سازد.علاوه براین یک اصل اساسی که  مهندسان طراح وبهره بردارمد نظرقرارمی دهند،اینست که ازلحاظ  اقتصادی ،طراحی و بهره برداری مقرون به صرفه داشته باشند.

کاربردهای ویژه ای ازموتورهای الکتریکی وجوددارندکه بسادگی قابل طراحی وبهره برداری نیستند.دراغلب صنایع تکنولوژیک کاربردهای خاصی ازموتورالکتریکی انتظارمی رودکه مهندسان آن صنایع را وادار  می سازدازطراحی های خاصی درساخت موتورهای خوداستفاده کنندوموتورهای ساخته شده رادرشرایط خاصی موردبهره برداری قراردهند.معمولابرای چنین کاربردهای خاص سیستم های کنترل پیشرفته ای موردنیازاست تاموتورمورد نظرتحت کاربردویژه ای بهره برداری شود.

موتورهای    DC درگذشته بدلیل سادگی کنترل مجزای گشتاور وشار، در سیستم های سرعت متغیر ،کاربرد فراوانی داشته اند .اما وجود جاروبک در این  موتورها مشکلات  عمده ای بهمراه داردکه ساده بودن  کنترل این نوع موتورها راتحت الشعاع قرارداده است ومثلا در محیط هایی که احتمال انفجار وجود دارد از موتورهای DC به دلیل وجودجرقه در جاروبکها نمی توان استفاده کرد .علاوه بر آن،با افزایش سرعت ،مدت زمان کموتاسیون  کاهش یافته و افزایش  ولتاژ القائی را در بردارد که به تبع آن جرقه های شدید تری  ایجاد می شود . بنابراین نمی توان از موتور های DC درسرعت بالا،  کار آیی  مطلوب را انتظار داشت .

با بهره گیری از موتورهای القائی  می توان مشکلات  موتور های DC راتا حدی کاهش داد.ساختمان این موتورها ساده تر بوده ونگهداری از آنها راحتتر است .در توانهای مساوی حجم وجرم کمتری دارند اما کنترل این نوع موتورها پیچیده وبازده آنها در حد متوسط می باشد .

درموتورهای سنکرون برخلاف موتور های القائی ،میدان گردان وروتور بایک سرعت ثابت که همان سرعت سنکرون است،می چرخند و رتور آنها، حاوی سیم پیچ میدان است که توسط  جریان DC  تحریک    می شود و بنابراین دراینگونه موتورها نیز ،نیاز به جارویک و حلقه لغزان است که باعث تلفات زیادی درماشین می گردد .ازمزایای بارزموتورسنکرون بالا بودن ضریب توان است ولی چون درسرعت ثابت می چرخند ، برای کنترل سرعت مورداستفاده قرارنمی گیرندفقط درمواردخاص پس ازراه اندازی باتغییرفرکانس استاتور،سرعت سنکرون دلخواه تنظیم می شود..

فایل ورد دارد در ۹۰ صفحه
فایل شبیه سازی چهار فایل سیمولینک و یک ام فایل در نرم افزار MATLAB
گزارش شبیه سازی دو گزارش شبیه سازی

به منظور دریافت فایل کامل با شماره ۰۹۳۶۳۳۱۶۱۰۶ تماس حاصل کنید

هزینه فایل ۱۰ هزار تومان

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.