کنترل مقاوم بر اساس تنظیم پیش بین تعمیم یافته به حلقه جریان موتور رلوکتانسی سوییچ شده Robust Control Based on Generalized Predictive Control Applied to Switched Reluctance Motor Current Loop

رشته های مرتبط: مهندسی برق، مهندسی الکترونیک، الکترونیک قدرت و ماشینهای الکتریکی
این مقاله، یک کنترل مقاوم بر اساس کنترل پیش بین تعمیم یافته(GPC) اعمال شده به حلقه کنترل جریان برای یک موتور رلوکتانسی(مقاومت مغناطیسی)SRM ارایه کرده است. کنترلگر پیشنهادی دارای دو درجه آزادی می باشد که در آن رد یابی نقطه تنظیم از حذف اغتشاش بار در مورد نامی جدا می شود. به علاوه، یک طرح فلیتر به منظور دستیابی به رابطه خوب میان مقاومت، حذف اغتشاش بار و میرایی نویز پیشنهاد شده است. نتایج آزمایشی و شبیه سازی واقعی نشان داده شده بیانگر عملکرد کنترل گر می باشند([DOI: 10.1115/1.4026128]). ۱- مقدمه SRMs(موتور های رلوکتانسی سوییچ شده) یک راه حل مدرن و جایگزین برای تبدیل الکترومغناطیسی با سرعت متغیر می باشند. قابلیت دسترسی به ابزار های سوییچینگ(کلید کننده) با فرکانس بالا و پیشرفت در طراحی ماشین ناشی از سادگی ذاتی SRM، اطمینان پذیری، هزینه پایین، ظرفیت بالا و عملکرد متحمل به خطا موجب شده است تا تبدیل به یک جایگزین مناسب برای محرک های موتور سنتی شود( ۱-۲). موتور های رلوکتانسی سوییچ شده به طور متعارف یا توسط حلقه هیسترزیس یا کنترل گر های مدولاسیون عرضی پالس حلقه بسته (PWM) کنترل می شود.هر طرح دارای مزیت ها و معایب خاص خود با توجه به تغییرات پارامتری، صحت، مقاومت، و پاسخ دینامیکی طی کل دامنه زمانی می باشد. کنترل گر جریان هیسترزیس به دلیل ارزان بودن، ساده بودن و ساختار سهل الوصل بسیار محبوب است.(۳-۵). با این حال، معایب شناخته شده ای نظیر فرکانس سوییچینگ متغیر و جریان موجی بالا وجود دارد که آن را برای بسیاری از زمینه ها و کاربرد ها نامطلوب ساخته است. از سوی دیگر، کنترل گر های PWM خصوصیات حلقه کنترل بهتری را در مقایسه با انواع مشابه هیسترزیس در اختیار می گذارند و این در حالی است که طراحی آن ها پیچیده تر بوده و مستلزم کارهای رایانشی و محاسبات بیشتری هستند و چنین موانعی را می توان با استفاده از پردازش گر های سیگنال دیجیتال DSPs برطرف کرد. به علاوه به منظور دستیابی به کارایی بالا، SRM باید تحت اشباع مغناطیسی عمل کند(۶). این اثر مربوط به سطح جریان و تغییر رلوکتانسی مغناطیسی با توجه به موقعیت رتور است که موجب دینامیک غیر خطی همه خصوصیات مناسب ماشینی می شود. برای عملکرد محرک های SRM، حلقه های جریان نقش اصلی را در سرعت های پایین ایفا می کنندجایی که گشتاور یا نیروی پیچشی تقریبا با جریان محدود می شود. در نتیجه، برای دستیابی به کنترل گشتاور یا نیروی پیچشی، کنترل ردیابی دستور صحیح جریان نیاز است( ۱-۲). با این حال اگر جریان به خوبی تنظیم و در موقعیت صحیح رتور سوییچ نشود، همه اثرات منفی نظیر ارتعاشات گشتاوری بالا و نویز آکوستیک تشدید می شوند. با افزایش سرعت، نیروی الکتروموتیو برگشتی (EMF) تا سطحی افزایش می یابد که در آن ولتاژ قابل دسترس برای تنظیم جریان ناکافی می شود در حالی که سیستم کنترل به طور طبیعی حالت تک پالسی را برای دستیابی به ماکزیمم ولتاژ موجود برای عملیات سرعت بالا فرض می کند.سپس گشتاور یا نیروی پیچشی را می توان تنها با تعدیل مناسب زوایای پالس های جریان کنترل کرد(۶). توانایی پایش و ردیابی نقطه تنظیم دینامیکی و بازیابی اغتشاشات باری بدون موج گشتاور دو چالش مهم برای عملکرد بالا در محرک های SRM می باشند( ۷-۸). چندین محقق روش های مبتنی بر تعیین پروفیل جریان برای کمینه سازی موج گشتاور ( ۱-۲-۹-۱۰) ارایه کرده اند. اغلب، تنظیم کننده های جریان تناسبی-انتگرالی در محرک های SRM با عملکرد محدود به کار برده شده اند( ۲-۱۱). با این حال به دلیل خصوصیات غیر خطی کارخانه ای، عملکرد خوب و عملیات پایدار، دستیابی به عملکرد مناسب در طول کل دوره عملیاتی مشکل است. مشخصه غیر خطی مدل SRM بیانگر یک چالش مهم فنون کنترل پیشرفته و کلاسیک است که الهام بخش محققان مختلف برای ارایه فنون کنترل جریان در جهت غلبه بر این محدودیت(۲-۱۱-۱۴) است.