کنترل بدون حسگر سرعت موتور سنکرون مغناطیس دائم داخلی با راندمان بالا بر اساس کاهش تلفات مسی

در سالیان اخیر، درایوهای ماشین سنکرون مغناطیس دائم نظر به دارا بودن راندمان و چگالی گشتاور بالا، نسبت گشتاور به اینرسی زیاد، و قابلیت اعتماد خوب به صورت روز افزونی در کاربردهای صنعتی، حمل و نقل و وسایل خانگی مورد استفاده قرار گرفته اند. از این رو، در این تحقیق به موضوع کنترل درایو این موتور پرداخته شده است. افزایش راندمان درایو های الکتریکی، به عنوان پر مصرف ترین وسایل الکتریکی، بدلیل محدود بودن منابع انرژی و همچنین مطرح شدن مسائل زیست محیطی بسیار مورد توجه واقع شده است. یکی از روش های افزایش راندمان درایوهای الکتریکی استفاده از روش های کاهش تلفات است. هدف این روش انتخاب مناسب فرمان های کنترلی توسط کنترل کننده است. در سیستم های استفاده کننده از روش کنترل برداری غیر مستقیم، این فرمان های کنترلی جریان های دو محوری در قاب مرجع روتور می باشد. در این پژوهش به منظور تعیین این دو جریان مرجع، مسئله بهینه سازی مقیدی مطرح شده است که با استفاده از روش لاگرانژ ترکیب شده با روش نیوتن حل می شود. به منظور دستیابی به کنترل میدان گرا در موتورهای سنکرون مغناطیس دائم داخلی، اطلاعات موقعیت موتور نیاز است. معمولاً، موقعیت روتور توسط حسگرهای سرعت و موقعیت سنجیده می شود که مشکلاتی را در پی دارد. از این رو، در دوره اخیر روش های بدون حسگر سرعت گوناگونی برای تخمین موقعیت و سرعت موتور ایجاد شده است. اخیراً، روش های کنترل بدون حسگر ترکیبی ارائه شده است که در آنها برای تخمین موقعیت و سرعت های پایین از روش تزریق سیگنال، و برای تخمین در سرعت های متوسط و بالا از روش های مبتنی بر مدل استفاده می شود. در این پژوهش روش تزریق سیگنال ولتاژ متناوب برای تخمین در سرعت های پایین و نزدیک صفر به همراه یک رویتگر حالت مرتبه کامل لیونبرگر تطبیقی برای تخمین در سرعت های متوسط و بالا استفاده شده است. برای ترکیب این دو روش از یک تابع وزن دهی نرم استفاده شده است، که متناسب با سرعت روتور به عبارت خطای حاصل از هر کدام از این دو روش وزنی اختصاص می دهد. استفاده از کنترل برداری و همچنین تخمین سرعت، نیازمند استفاده از پارامترهای ماشین های الکتریکی است. نادرست بودن پارامترهای استفاده شده در سیستم کنترل می تواند منجر به کاهش تولید گشتاور، عملکرد ناصحیح و حتی ناپایداری سیستم شود. از این رو، با توجه به تغییرات پارامترهای الکتریکی با شرایط محیطی، نقطه کار و گذشت زمان، تخمین دقیق این پارامترها در افزایش دقت و عملکرد درایو موتور تاثیر به سزایی دارد. روش های مبتنی بر فیلترهای تطبیقی نظیر الگوریتم حداقل مربعات بازگشتی روشی اثبات شده برای تخمین پارامترهای سیستم است که در این پژوهش برای تخمین به هنگام پارامترهای موتور به کار گرفته شده است. در انتها نیز شبیه سازی های گسترده ای برای ارزیابی سیستم درایو پیشنهاد شده، در محیط نرم افزار matlab/simulink انجام گرفته است.