(۲-۱۵)

جریان اکتیو استاتور گشتاوری را بر مبنای رنج سرعت بیان می‌کند، بدین خاطر در خروجی کنترل کننده سرعت نمایش داده شده است. تخمین سرعت بر روی سیگنال فرکانس استاتور و جریان اکتیو استاتور استوار شده است که این نیز با فرکانس رتور متناسب است. یک حلقه داخلی، جریان اکتیو استاتور را کنترل می کند. داشتن سیگنال مرجع محدود جهت جلوگیری از اضافه بار و شکست می باشد. شکل (۲-۴) نشان می دهد که جبران افت i_s.r_s، افت ولتاژ اهمی داخلی را حذف می کند. این موضوع خط سیر بردار شار استاتور از جریان استاتور و بار را مستقل می کند. چنین عاملی رفتار دینامیکی مطلوب ماشین را فراهم می کند و نیاز به شتاب معمولی محدود کننده را در کانال سرعت مرجع حذف می‌کند. زمان خیز گشتاور در حدود ۱۰ میلی ثانیه است که این مورد مطابق عملکرد دینامیکی مبدل تایریستوری کنترل درایو dc است.
۲-۳-۳-تخمین سرعت بر پایه هارمونیک‌های فضایی
اثرات ثانویه مغناطیس های ماشین توانایی برای تخمین سرعت ارائه می کند. زینگر۱ ]۷[ از هارمونیک های شیاری رتور در میدان فاصله هوایی بهره برداری نمود که این خود نیز شار پیوندی استاتور را با فرکانسی متناسب با سرعت رتور مدوله می کند. متناسب با مؤلفه های ولتاژ القایی از افت ولتاژ اهمی با قرار دادن حس گرهای مخصوص در انشعابات سیم پیچ استاتور مجزا می شوند. تحت این شرایط تعداد شیارهای رتور مضربی از سه نیست که این موضوع برای بیشتر ماشین ها صادق است. سیگنال های هارمونیک شیاری مطلوب می تواند از نیروی محرکه (emf) اصلی بزرگتر با به دست آوردن مجموع ولتاژهای سه فاز در اتصال ستاره سیم پیچ‌ها جدا گردد. حذف مؤلفه های ولتاژ مرتبه غیر سه شامل مؤلفه اصلی است ، در صورتی که ولتاژهای هارمونیک دار شیاری افزایش می یابند. فرکانس این هارمونیک ها مضربی از سرعت مکانیکی رتور می باشد. دیگر مؤلفه های هارمونیکی که با یک فیلتر تطبیقی باند عبور ، جلوی هارمونیک های شیاری را می گیرند ، یک فرکانس مرکزی برای ردیابی هارمونیک های شیاری با بهره گرفتن از حلقه قفل شده فاز (PLL)^[10] می سازند. سیگنال سرعت از خروجی PLL گرفته می شود. با انتگرال گیری از ولتاژ emf اصلی اندازه گیری شده در انشعابات سیم پیچی استاتور ، بردار شار فاصله هوایی تخمین زده می شود و اساس سیستم کنترل جهت یابی شار را می سازد. به دلیل تعداد شیارهای کم رتور ، تفکیک سرعت در سرعت های پایین بد صورت می گیرد. این اجبارها دینامیک کنترل سرعت را محدود می کند. به هر حال دقت در سرعت های بالا در حالت پایدار خیلی خوب است. هم چنین اشباع توسط موج فوران اصلی هسته استاتور ، مؤلفه های هارمونیک سوم را در emf استاتور تولید می کند. این اثر توسط کریندلر برای کنترل سرعت بدون حس گر مطالعه شده است. مقاله ایشان ]۸[ نتایج مقدماتی را ارائه می‌کند.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۲-۴- عملکرد سطح بالای درایوها
درعملکردهای سطح بالا از روش های زیر برای کنترل سرعت درایو استفاده می کنند.
۲-۴-۱-جهت‌یابی میدان رتور
معمولاً یک سیستم کنترل سریع جریان برای توزیع نیروی محرکه مغناطیسی استاتور mmf طوری که نیازی به مکان و شدت در فضا نداشته باشد به کار برده می‌شود و دینامیک ماشین مستقل از آن است. سپس مرتبه دینامیکی کاهش می یابد. سیستمی که اکنون توسط تنها یک معادله مختلط مشخص می شود که شامل معادلات (۲-۱-ب) و (۲-۲) می‌گردد.
با رجوع به مختصات سنکرون خواهیم داشت:

(۲-۱۶)

جایی‌که سرعت زاویه ای ولتاژ القایی رتور است. شکل (۲-۵) نشان می دهد که جریان استاتور مانند یک تابع اجبارآور۱ عمل می‌کند.

شکل۲‌-۵- دیاگرام گذر سیگنال موتور القایی : جریان های استاتور اجباری.
خطوط نقطه چین سیگنال های صفر در جهت یابی میدان رتور را بیان می کند. این جریان به وسیله سیگنال مختلط مرجع از حلقه کنترل جریان فرمان می گیرد. برای کنترل دینامیکی جداگانه تمام بردارهای فضایی به جهت یابی میدان در سیستم مختصات ـ dq اشاره می‌کنند. جهت‌یابی میدان رتور محور حقیقی را تعریف می کند که با بردار شار رتور تعریف می شود. مؤلفه موهومی شار رتور طبق این تعریف صفر است و تمام سیگنال های نقطه چین در شکل (۲-۵) مقادیر صفر فرض می شوند. تعادل در مجموع نقاط شکل (۲-۵) شرایطی را برای جهت‌یابی میدان رتور که می تواند با انتخاب صحیح قانع کننده باشد، تعریف می‌کند.

(۲-۱۷)

فرض می شود که دیاگرام گذر سیگنال موتور که شبیه به ساختمان شکل (۲-۶) است ، اجازه کنترل جداگانه گشتاور ماشین را می دهد.
شکل۲‌-‌‌۶- گذر سیگنال در جهت یابی میدان رتور.
کنترل توسط جهت یابی میدان رتور به شناسایی بلادرنگ بردار شار رتور از زمانی که متغیرهای حالت رتور به طور مستقیم در ماشین قفس سنجابی نمی توانند اندازه گیری شوند ، نیاز دارد. در یک سیستم سرعت بدون حس گر ، سیگنال سرعت باید به خوبی توسط یک تکنیک تخمین زنی به دست آورده شود.
۲-۴-۲-سیستم تطبیقی مدل مرجع (MRAS)
دیدگاه مدل مرجع باید به طور اضافی برای مدل دو ماشین با ساختمان مختلف که متغیر حالت یکسانی را برای مجموعه ای از متغیرهای مختلف ورودی تخمین می زنند به کار رود.
مدل استاتور در قسمت بالایی شکل (۲-۷) همانند مدل مرجع رفتار می کند. معادله آن در دستگاه مرجع ساکن با از معادلات( ۲-۱-الف) و (۲-۲) چنین به دست می آید:

(۲-۱۸)

خروجی این قسمت بردار شار تخمینی رتور است.
شکل ۲-‌‌۷- سیستم تطبیقی مدل مرجع برای تخمین سرعت.
معادله مدل رتور از معادلات (۱-۲-ب) و (۲-۲) با مرجع چهارچوب مرجع ساکن چنین به دست می آید: