این بسته شامل 10 پایان نامه در زمینه موتور BLDC می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

ساخت کنترل کننده سرعت موتور BLDC

چکیده

موتورهایBrushless DC (BLDC)، از جمله موتورهایی هستند که به سرعت استفاده عمومی یافته اند. موتورهای DC بدون جاروبک (BLDCM) به دلیل بازده بالا، گشتاور زیاد و حجم کم آنها به طور وسیعی برای تعدادی از کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. موتور BLDC، برای کموتاسیون از جاروبک استفاده نمی‌کند. بلکه در آن، کموتاسیون بصورت الکترونیکی صورت می‌پذیرد. موتور BLDC به طور مرسوم، به موتور سنکرون مغناطیس دائم دارایBack EMF با شکل موج ذوزنقه‌ای، معروف است. ابتدا سعی بر این است که یک کنترل‌کننده PID در محیط Matlab شبیه سازی شود، و در ادامه یک موتور براشلس مناسب جهت پیاده سازی کنترلرهایی که در ادامه پروژه طراحی خواهد شد، انتخاب می‌گردد، سپس با توجه به اطلاعات موجود از موتور، مدل آن استخراج می‌شود و در ادامه یک مدار کنترلی برای آن طراحی و پیاده سازی شده و مقادیر کنترل‌کننده با استفاده از ارتباط نرم افزار LABVIEW با موتور به صورت آنلاین بر روی میکرو ریخته می‌شود، همچنین خروجیسرعت‌های مختلف آن بررسی و سپس با اعمال بار مکانیکی به موتور در حالت بدون کنترلر و با PID کنترلر نتایج شبیه سازی با هم مقایسه می‌گردند.

فهرست مطالب
عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه 1
1-1- مقدمه 1
فصل دوم: سنسورهای تعیین موقعیت 3
2-1- مقدمه 3
2-2- طبقه بندی حسگرهای عملی بدون تماس 4
2-2-1- سنسور اثر هال 4
2-2-2- اساس کار حسگرهای اثر هال : 6
2-3- اصول عملکرد موتور و کموتاسیون 7
2-3-1- کموتاسیون : 8
2-4- کنترل حلقه بسته موتور BLDC 10
2-5- نتیجه گیری 12
فصل سوم: کنترل کننده‌ها 14
3-1- مقدمه 14
3-2- اصل کنترل PID 14
3-3- کنترل فازی 17
3-3-1- انواع کنترل کننده فازی 17
3-4- نتیجه گیری 19
فصل چهارم: ساخت تست آزمایشگاهی و بهینه سازی کنترل کننده PID 20
4-1- مقدمه 20
4-2- ساخت کنترل کننده 20
4-2-1- درایور 22
4-2-2- نرم افزار Labview 22
4-2-2-1- بخش‌های طراحی شده در نرم افزار Labview 23
4-2-3- میکروکنترلر XMEGA : 24
4-2-4- بخش تغذیه مدار: 26
4-2-5- فرکانس کاری میکروکنترلر: 26
4-2-6- موتور براشلس BLDC 24 V : 27
4-2-7- رابط سریال RX/TX : 27
4-2-8- برد مدار چاپی 28
4-2-9- بخش گیربکس 29
4-3- مدار شبیه سازی شده در Matlab 30
4-4- نتایج شبیه سازی شده 30
4-4-1- نتایج شبیه سازی در Matlab 30
4-4-2- نتایج تست آزمایشگاهی 33
4-5- بهینه کردن مقادیر PID 36
4-5-1- مشخصه دینامیکی موتور BLDC 36
4-5-2- مدل سازی سیستم 38
4-5-3- بررسی پاسخ فرکانسی مدل در فضای نایکوئیست و رسم دیاگرامهای حوزه فرکانس 42
4-5-4- طراحی کنترلرPID واعمال آن جهت کنترل دور موتور و کاهش زمان نشست سیستم و Overshoot در لحظه راه اندازی 44
4-5-5- روش ZN 44
4-5-6- روش LQR 47
4-6- کنترل مود لغزشی 51
4-6-1- معرفی کنترل مود لغزشی 51
4-6-2- معرفی تابع لیاپانوف 52
4-6-3- معرفی تئوری پایداری لیاپانوف 52
نتیجه گیری 57
پیشنهادات 58
منابع 58


بهینه‌سازی ساختار موتور BLDC برای کاهش صدا و لرزش

چکیده

امروزه استفاده از موتور DC بدون جاروبک به طور فزاینده ای در کاربردهای صنعتی و خانگی در حال افزایش استعلی رقم مزایای فراوان این موتور، ضربان گشتاور یکی از مهمترین معایب آن است هدف این پروژه، طراحی و بهینه سازی ساختار موتور DC بدون جاروبک برای کاهش ضربان آن است در آغاز، یک طراحی اولیه بهینه شده از موتور DC بدون جاروبک به کمک الگوریتم بهینه سازی PSO به دست می آید سپس سایر کمیتهای موثر بر ضربان گشتاور هم به لحاظتئوری و هم توسط آنالیز اجزا محدود بررسی می شوند نشان داده میشود که ساختار شیار کسری برتریهای قابل توجهیبر ساختار معمولی دارد هم گشتاور دندان های و هم ضربان گشتاور در ساختار شیار کسری کاهش می یابد در قدمهای بعدی، سایر پارامترهای موثر بر ضربان گشتاور مانند میزان قوس آهنربا، offset آهنربا و میزان مورب سازی شیارها بررسی می شوند و مقادیر بهینه پارامترهای ذکر شده توسط آنالیز اجزا محدود به دست می آید

فهرست مطالب

تقدیم ب
تشکر و قدر دانی پ
فهرست مطالب ت
فهرست جدول‌ها چ
فهرست شکل‌ها ح
چکیده فارسی ر
چکیده اینگلیسی ز

فصل اول – مقدمه 1
1-1 معرفی موتور DC بدون جاروبک (BLDC) 2
1-2 مروری بر تحقیقات انجام شده 3
1-3 اهداف و محتوای پایان نامه 4
1-4 ساختار پایان نامه 5

فصل دوم – اصول اساسی موتورهای DC بدون جاروبک 6
2-1 مقدمه 7
2-2 ساختار موتور DC بدون جاروبک (BLDC) 7
2-3 مزایا، معایب و کاربرد های موتور DC بدون جاروبک 8
2-4 ساختمان موتور 9
2-1 مقدمه 7
2-2 ساختار موتور DC بدون جاروبک (BLDC) 7
2-3 مزایا، معایب و کاربرد های موتور DC بدون جاروبک 8
2-4 ساختمان موتور 9
2-4-1 ساختمان استاتور 9
2-4-1-1 موتور DC بدون جاروبک با تغذیه ولتاژ سینوسی (BLAC) 10
2-4-1-2 موتور DC بدون جاروبک با تغذیه ولتاژ ذوزنقه¬ای 11
2-4-2 ساختمان روتور 12
2-4-2-1 ماشین سنکرون PM شار شعاعی 12
2-4-2-1-1 ماشین PM آهنربا سطحی (SMPM) 13
فهرست مطالب

2-4-2-1-1-1 ماشین SMPM با رتور داخلی 13
2-4-2-1-1-2 ماشین SMPM با رتور خارجی 14
2-4-2-1-2 ماشین PM داخلی (IPM) 14
2-4-2-1-2-1 آهنرباهای دائمی V شکل 14
2-4-2-1-2-2 آهنرباهای دائمی بصورت مماسی مغناطیس شده¬اند 15
2-4-2-2 ماشین سنکرون PM شار محوری (AFPM) 16
2-5 مواد مغناطیس دائم 17
2-5-1 چگالی شار پسماند (Br) و نیروی ضد مغناطیسی (Hc) 18
2-6 حسگرهای موقعیت 18
2-7 تئوری عملکرد موتورهای DC بدون جاروبک 19
2-8 تحلیل معادلات موتور DC بدون جاروبک 19
2-8-1 تعیین رابطه بین شار آهنربا و شار فاصله هوایی 20
2-8-2 تعیین ولتاژ القایی و گشتاور از شار خروجی آهنربا 24
2-8-3 معادلات حاکم بر موتور DC بدون جاروبک 30

فصل سوم – ارائه روشی برای طراحی و بهینه¬سازی موتور DC بدون جاروبک با ضربان گشتاور و گشتاور دندانه¬ای مینیمم معادل 33
3-1 مقدمه 34
3-2 بدست آوردن یک طراحی بهینه اولیه برای موتور DC بدون جاروبک به کمک الگوریتم بهینه
سازی ازدحام ذرات (PSO) 34
3-3 موتور شیار کسری 40
3-4 بررسی نقش مورب سازی شیارها 41
3-5 بررسی نقش قوس آهنربا (embrace) 42
3-6 بررسی نقش آفست 43
3-7 نقش فاکتور سیم پیچی 44
3-8 توضیح مختصری بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات(PSO) 45
3-8-1 بررسی نقش 48
3-8-2 تنظیم ضرایب w، C1 و C2 48

فصل چهارم –‌ پیاده¬سازی روش طراحی ارائه شده برای یک موتور نمونه 50
4-1 به دست آوردن یک طراحی بهینه اولیه توسط الگوریتم بهینه¬سازی PSO 51
4-2 موتور شیار کسری 59
4-3 نقش مورب سازی شیارها 65
4-4 نقش قوس آهنربا (embrace) 68
4-5 نقش آفست 71
4-6 نقش فاکتور سیم¬پیچی 73

فصل پنجم – نتيجه‌گيري و پيشنهادات 81
5-1 نتیجه¬گیری 82
5-2 پیشنهادات 82
مراجع 84

کنترل موتور BLDC در حضور خطای انحراف محوری استاتیک روتور

چکیده

خطای انحراف محوری روتور از خطاهای شایعی است که میتواند در هر موتوری رخ دهد در سالهای اخیر تحقیقات گستردهای جهت تشخیص خطای انحراف محوری روتور ارائه گردیده است اگرچه، در زمینه کنترل مقاوم در برابر خطای انحراف محوری، پژوهشهای چندانی صورت نگرفته است لزوم استفاده از روشهای کنترل مقاوم در برابر خطای انحراف محوری، به دلیل اهمیت بهره برداری پیوسته از موتور در هنگام خطا و با بهترین کیفیت ممکن در صنایع حساس می‌باشد اعمال روشهای کنترل متداول در هنگام خطا چندان موثر نمیباشد چرا که در این روشها اثرات خطای انحراف محوری همچون تغییرات در توزیع شار فاصله هوایی، اعوجاج شکل موج ولتاژ القایی در سیم پیچی فازهای موتور و تغییرات اندوکتانس فازهای موتور در نظر گرفته نمیشود، که این موضوع میتواند سبب بروز ریپلهای نامطلوب در شکل موج گشتاور الکترومغناطیسی موتور گردد بنابراین یک استراتژی جدید کنترلی جهت بهبود کارکرد موتور در هنگام خطا بسیار سودمند خواهد بود در این رساله، دو استراتژی جهت کنترل موتور آهنربای دائم BLDC در حضور خطای انحراف محوری استاتیک روتور ارائه گردیده است روش اول، بر مبنای استراتژی کنترل جریان پیشنهادی میباشد اساس این روش بر پایه تخمین آنلاین اندوکتانس فازها و ولتاژ القایی فاز به فاز در هنگام خطای انحراف محوری روتور میباشد جهت اندازه گیری اندوکتانس فاز به فاز موتور از یک جریان سینوسی فرکانس بالا و با دامنه کم، که توسط کنترل کننده بر جریان اصلی موتور مدوله شده، استفاده میگردد فیزورهای جریان و ولتاژ منتجه جهت تخمین اندوکتانس فاز به فاز استفاده میشود ولتاژ القایی لحظه ای فاز به فاز موتور نیز با بکارگیری معادلات الکتریکی موتور محاسبه میگردد در این روش بر خلاف روشهای متداول، جریان فازهای استاتور با توجه به ولتاژ القایی لحظه ای فازهای هدایت کننده به سیم پیچی فازها تزریق میگردد استراتژی دوم بر اساس کنترل ولتاژ پایانه های موتور میباشد در این روش جهت محاسبه اندوکتانس فاز به فاز موتور از طبیعت نمایی جریان فاز در لحظات خامش شدن جریان فاز استفاده میگردد شار پیوندی لحظه ای فاز به فاز موتور نیز با استفاده از معادلات الکتریکی موتور محاسبه میگردد در استراتژی پیشنهادی، کنترل کننده با توجه به تغییرات پارامترهای موتور به علت وقوع خطای انحراف محوری، ولتاژ پایانه های موتور را به گونه ای تنظیم مینماید تا اثرات نامطلوب خطا به صورت قابل توجهی کاهش یابد نتایج آزمایشگاهی کارایی روشهای پیشنهادی را در کاهش ریپلهای گشتاور الکترومغناطیسی و نوسانات سرعت مکانیکی موتور نشان میدهد

صفحه
فهرست علائم و نشانه¬ها ج
فهرست جدول¬ها ه
فهرست شکل¬ها و
فصل 1- مقدمه 1
1-1- پیش زمینه 1
1-2- تعریف مساله 2
1-3- اهداف اصلی رساله 2
1-4- نمای کلی رساله 3
فصل 2- مرور ادبیات 5
2-1- خطای انحراف محوری روتور 5
2-2- اثرات خطای انحراف محوری روتور بر روی موتورهای آهنربای دائم 7
2-3- مطالعات تشخیص خطای انحراف محوری روتور 13
2-4- مطالعات جبرانسازی خطای انحراف محوری روتور 20
2-5- ضرورت تحقیق 24
2-6- نتیجه¬گیری 25
فصل3 – بررسی اثرات خطای انحراف محوری روتور بر روی اندوکتانس و ولتاژ القایی موتور BLDC با استفاده از شبیه سازی FEM 26
3-1- اندوکتانس و ولتاژ القایی موتور مورد مطالعه در حالت بدون خطا 26
3-2- اندوکتانس و ولتاژ القایی موتور در هنگام خطای انحراف استاتیک 28
3-3- اثرات خطای انحراف محوری روتور بر روی طیف فرکانسی ولتاژ القایی 35
3-4- نتیجه¬گیری 37
فصل4- کنترل موتور BLDC درحضورخطای انحراف محوری روتور 39
4-1- روش کنترل متداول موتور BLDC 40
4-2- موتور BLDC تحت مطالعه 42
4-3- جبرانسازی خطای انحراف محوری روتور با اعمال روش کنترل جریان پیشنهادی 44
4-3-1- تخمین اندوکتانس فاز به فاز 44
4-3-2- تخمین ولتاژ القایی back-EMF فاز به فاز موتور 47
4-3-3- استراتژی کنترل مقاوم در برابر خطای پیشنهادی (کنترل جریان) 49
4-4- جبران سازی خطای انحراف محوری روتوربااعمال روش کنترل ولتاژ پایانه¬های موتور 54
4-4-1- تخمین اندوکتانس فاز به فاز 54
4-4-2- استراتژی کنترل مقاوم در برابر خطای پیشنهادی (کنترل ولتاژ) 56
4-5- شبیه سازی استراتژی کنترل خطای پیشنهادی 59
4-6- نتیجه¬گیری 61
فصل5- مطالعه کارایی روشهای پیشنهادی مقاوم دربرابرخطاو نتایج آزمایشگاهی 63
5-1- موتور BLDC تحت آزمایش و تجهیزات و سخت افزار بکار رفته در نمونه آزمایشگاهی 63
5-2- نتایج آزمایشگاهی روش کنترل جریان پیشنهادی 66
5-3- نتایج آزمایشگاهی روش کنترل ولتاژ پیشنهادی 80
5-4-آنالیز حساسیت روشهای کنترل پیشنهادی 85
5-5- مقایسه روشهای کنترلی پیشنهادی 87
5-6- تحلیل فرکانسی ولتاژ القایی،جریان و گشتاور موتور در حضور خطای انحراف محوری 90
5-7- نتیجه¬گیری 93
فصل6- نتیجه گیری وپیشنهادات 94
6-1- نتیجه¬گیری 94
6-2- پیشنهادات 95
فهرست مراجع 97
واژه نامه فارسی به انگلیسی 102
واژه نامه انگلیسی به فارسی 103


طراحی و ساخت سیستم کنترل ژنراتور BLDC به روش کنترل مستقیم توان

این پایان‌نامه تکنیک کنترل مستقیم توان (DPC) را برای ژنراتورهای بدون جاروبک جریان مستقیم (BLDC) ارائه می‌کند در ابتدا به معرفی این ژنراتور، معادلات حاکم بر آن، مزایا و معایب این ژنراتور و ویژگی‌های روش کنترلی مطرح شده پرداخته می‌شود در ادامه با توجه به مشابهت‌های فراوان میان این ژنراتورها و ژنراتورهای سنکرون مغناطیس دائم، تئوری کنترلی مطرح شده، برای هر دو نوع ژنراتور شبیه-سازی شده و با انجام حالات مختلف شبیه‌سازی، عملکرد قابل قبول این سیستم کنترل نشان داده می‌شودهمچنین شبیه‌سازی‌ها قدری به سمت کاربرد این تکنیک در خودروهای هیبریدی سوق داده می‌شود و کارایی روش معرفی شده برای این مقاصد نیز بررسی می‌شود در انتها افزون بر بیان ملاحظات عملی پیاده‌سازی سیستم درایو، به منظور تصدیق نتایج شبیه‌سازی، سیستم کنترل ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم پیاده‌سازی شده و با انجام تعدادی آزمایش مشاهده می‌شود مطابقت و همخوانی قابل قبولی با نتایج شبیه-سازی وجود دارد

فهرست مطالب أ
فهرست شکل¬ها د
فهرست جدول¬ها ز
لیست علائم و اختصارات ح
فصل اول: مقدمه1
1-1- مقدمه 2
1-2- مروری بر انواع ژنراتورها 3
1-3- سوابق تحقیقاتی موضوع 7
1-4- اهداف پایان¬نامه 8
1-5- ساختار پایان¬نامه 9
فصل دوم: بررسی عملکرد ومدل¬سازی ژنراتور BLDC 10
2-1- مقدمه 11
2-2- تعریف ماشین BLDC 12
2-3- مزایا و معایب ماشین BLDC 12
2-4- ساختمان ماشین BLDC 14
2-4-1- استاتور 14
2-4-1-1- رابطه ولتاژ ضدمحرکه در ماشین BLDC 16
2-4-2- روتور 19
2-5- حسگرهای موقعیت اثرهال 20
2-6- شافت انکودر 21
2-7- درایو ژنراتور BLDC با پل دیودی 24
2-8- مدل¬سازی ژنراتور BLDC 27
فصل سوم: کنترل مستقیم توان ژنراتور BLDC30
3-1- مقدمه 31
3-2- پخش توان در ژنراتور BLDC 31
3-3- کنترل مستقیم توان ژنراتور BLDC 33
3-3-1- انتخاب حالت کلیدزنی 35
3-3-2- اندازه¬گیری توان 39
3-3-2-1- اندازه¬گیری توان فاصله هوایی ژنراتور BLDC 39
3-3-2-2-محاسبه توان فاصله¬هوایی ژنراتور به کمک موتورDC چرخاننده 40
3-3-2-3- اندازه¬گیری توان بار 41
3-4- عملکرد موتور DC به عنوان چرخاننده ژنراتور 41
فصل چهارم: نتایج شبیه-سازی46
4-1- مقدمه 47
4-2- روش DPC همراه با تنظیم سرعت یا ولتاژ لینک DC 48
4-2-1- ردیابی مرجع توان 48
4-2-2- تنظیم ولتاژ لینک DC 49
4-2-2-1- تغییر مرجع ولتاژ لینک DC 50
4-2-2-2- تغییر ولتاژ تغذیه موتور DC 51
4-2-2-3- تغییر بار ژنراتور 52
4-2-3- تنظیم سرعت ژنراتور 53
4-3- اضافه کردن اندوکتانس سری با فازهای ژنراتور 54
4-4- بازیاب توان به روش DPC در حالت ترمز ژنراتوری 56
4-5- ردیابی نقطه بیشینه توان 59
4-6- مقایسه روش کنترل جریان فاز با روش DPC 61
4-6-1- تغییر مرجع توان 62
4-6-2- تغییر ولتاژ تغذیه موتور DC 63
4-6-3- تغییر بار ژنراتور 64
4-7- نتیجه¬گیری 65
فصل پنجم: پیاده¬سازی و نتایج آزمایشگاهی66
5-1- مقدمه 67
5-2- معرفی سخت¬افزارهای مورد نیاز 68
5-3- الگوریتم کنترل 73
5-4- ملاحظات عملی 75
5-5- نتایج آزمایشگاهی 77
5-5-1- تغییر مرجع ولتاژ لینک DC 77
5-5-2- تغییر ولتاژ تغذیه موتور DC 78
5-5-3- تغییر بار 79
فصل ششم: نتیجه¬گیری و پیشنهادات80
6-1- نتیجه¬گیری 81
6-2- پیشنهادات 82
پیوست-ها83
پیوست 1: مشخصات ژنراتور BLDC و PMSG و موتور DC 83
پیوست 2: مشخصات اینورتر و تغذیه جانبی 84
پ2-1- اینورتر پل سه¬فاز 84
پ2-1-1- ویژگی¬ها 84
پ2-1-2- روش کنترل 85
پ2-2- منبع تغذیه SPQS 86
پ2-2-1- ویژگی¬ها 86
پیوست 3: مشخصات حسگر جریان 87
پیوست 4: مشخصات حسگر ولتاژ 90
پیوست 5: مشخصات منبع تغذیه و مبدل¬های DC/DC 93
پ5-1- منبع تغذیه 93
پ5-2- مبدل DC/DC 94
پیوست 6: برنامه میکروکنترلر 96
مراجع و منابع100


بازیابی انرژی در خودروهای برقی دارای موتور BLDC با استفاده از تئوریهای تطبیقی و هوشمند

چکیده

خودروهای الکتریکی بهترین انتخاب برای کاهش آلودگی‌های ناشی از وسائل حمل و نقل معمول هستند بازده این خودروها به‌دلیل استفاده از محرکه‌های الکتریکی به‌جای موتورهای احتراق داخلی بسیار بالا است ترمز الکتریکی با احیاء انرژی جنبشی ناشی از ترمز و شارژ دوباره باتری، یکی دیگر از مزایای این خودروها در مقایسه با خودروهای معمول است، که تا حدودی می‌تواند مشکل طی مسافت پایین خودروهای الکتریکی را بهبود دهدبه‌طور کلی در سیستم ترمز خودرو از ترمز هیدرولیک استفاده می‌شود،که انرژی جنبشی مازاد را به گرما تبدیل می‌کند این انرژی سهم عمده‌ای در اتلاف انرژی داشته و بازده را کاهش می‌دهد در عمل بازیابی انرژی ترمزی در واقع انرژی جنبشی ناشی از کاهش سرعت خودرو به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود تا مجدداً در حالت‌هایی مانند شتاب‌گیری به‌کارگرفته شود؛ به‌خصوص در ترافیک شهری که کاهش سرعت به‌صورت مداوم رخ می‌دهددرایوهای BLDC کاربردهای وسیعی در اتوماسیون صنعتی، صنایع فضایی، صنایع نظامی، تجهیزات پزشکی، فناوری اطلاعات و لوازم خانگی دارند و به عنوان مهم‌ترین رقیب درایوهای موقعیت‌های القایی در کاربردهای کششی نیز به شمار می-آیند این درایوها بازده بالا و چگالی توان و گشتاور بسیار بالاتری از دیگر درایوهای اشاره شده دارند پاسخ دینامیکی سریع، مشخصه‌ی گشتاور- سرعت بسیار مناسب و سیستم کنترلی ساده‌ی درایو BLDC پتانسیل خوبی از این درایو برای کاربردهای کششی فراهم آورده است در عین حال این درایو در زمان برگشت‌پذیری انرژی نیز عملکرد مناسب‌تری از خود نشان می‌دهد مشکل هزینه‌ی درایوهای BLDC با توسعه‌ی مغناطیس‌های دائم آلیاژی با گذردهی مغناطیسی بالا و فن‌آوری نیمه‌هادی‌ها کاهش یافته استروش کنترل مستقیم گشتاور DTC به منظور بهبود پاسخ گشتاور به عنوان یکی از مهمترین روش‌های کنترل موتور‌های BLDC مطرح است همچنین روش DTC-SVM نیز از روش‌های کنترلی استفاده شده استهدف استفاده از کنترل تطبیقی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است، آن است که کنترل‌کننده طراحی شده به‌این روش، بتواند در مقابل تغییرات آرام در سیستم پاسخ مناسب بدهد

فصل 1- بررسی منابع 1
1-1- مقدمه 2
1-2- تاریخچه خودروهای برقی 6
1-3- معرفی خودروی برقی 7
1-3-1- خودروهای الکتریکی 7
1-3-2- خودروهای الکتریکی هیبریدی 8
1-3-3- خودروهای الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به شبکه 8
1-4- محرکههای الکتریکی 9
1-4-1- انواع درایوهای مورد استفاده در خودروهای برقی 11
1-4-1-1- ماشین جریان مستقیم 12
1-4-1-2- ماشین القایی 12
1-4-1-3- ماشین سوئیچ رلوکتانس 14
1-4-1-4- ماشین جریان مستقیم بدون جاروبک 16
1-4-2- معیار محرکههای الکتریکی خودروهای الکتریکی 19
1-5- باتری 20
1-5-1- پارامترهای باتری 21
1-5-2- مدل باتری 22
1-5-3- حالت شارژ باتری 24
1-5-4- انواع باتریها 25
1-5-4-1- باتری اسید- سرب 25
1-5-4-2- باتری های با پایه فلز نیکل 25
1-5-4-3- باتری با پایه فلز سدیم 26
1-5-4-4- باتریهای لیتیم 27
1-5-4-5- باتریهای فلز- هوا 27
1-6- دینامیک خودرو 27
1-7- چرخههای رانندگی خودرو 30
1-8- برگشت انرژی در خودروهای الکتریکی 31
فصل 2- مدل‌سازی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک 34
2-1- مقدمه 35
2-2- تعریف موتور BLDC 35
2-3- مزایا و معایب موتور BLDC 37
2-4- ساختمان موتور BLDC 39
2-4-1- استاتور 39
2-4-2- روتور 40
2-4-3- حسگرهای موقعیت 41
2-5- اصول عملکرد موتور BLDC 42
2-6- مقایسه موتور BLDC با موتورهای دیگر 46
2-7- مدل ریاضی موتور BLDC 47
2-7-1- معادلات حالت موتور BLDC 51
فصل 3- کنترل موتور BLDC 52
3-1- مقدمه 53
3-2- روش کنترل هیسترزیس جریان در موتورهای BLDC 54
3-3- روش کنترل PWM جریان در موتور BLDC 55
3-4- روش کنترل با شکلدهی جریانهای مرجع سه فاز 56
3-5- ‏3روش کنترلی کمینه تلفات مسی 58
3-6- روش کنترل با جریان لینک DC مجازی 60
3-7- روش کنترل مستقیم گشتاور 62
3-7-1- ساختار کنترل مستقیم گشتاور 63
3-7-1-1- ساختار کنترل‌کننده 69
3-7-1-2- ساختار کنترل‌کننده پیشنهادی 70
3-8- روش کنترلی SVM-DTC 72
3-8-1- مدولاسیون بردار فضایی 72
3-9- کنترل مستقیم گشتاور با برگشت انرژی 75
فصل 4- بحث و نتایج شبیهسازی 78
4-1- مقدمه 79
4-2- مدل‌سازی روش DTC موتور BLDC 80
4-2-1- موتور BLDC 80
4-2-2- اینورتر منبع ولتاژ 81
4-2-3- بلوک تخمینگر شار 81
4-2-4- بلوک‌های تعیین کننده شار و گشتاور و موقعیت موتور 82
4-2-5- بلوک جدول ارجاع کلیدزنی 82
4-2-6- بلوک محاسبه سرعت مرجع و گشتاور بار 84
4-3- نتایج شبیه سازی طرح DTC 84
4-4- مدل‌سازی طرح DTC با اضافه کردن قابلیت برگشت توان 86
4-5- نتایج شبیه سازی قابلیت برگشت توان 88
4-5-1- نتایج شبیه سازی قابلیت برگشت توان با کنترل‌کننده پیشنهادی 90
4-6- مدل‌سازی روش SVM-DTC 91
4-7- نتایج شبیه سازی طرحSVM-DTC 92
4-8- نتایج شبیه سازی طرح SVM-DTC با قابلیت برگشت توان 93
فصل 5- نتیجه گیری و پیشنهادات 95
5-1- نتیجهگیری 96
5-2- پیشنهادات 97
فصل 6- مراجع 98

طراحی و ساخت درایو موتور BLDC با اینورتر منبع جریان کنترل شده به روش مدولاسیون بردارفضایی

چکیده

به طور معمول موتورهای BLDC از طریق اینورترهای منبع ولتاژ VSIتغذیه می‌شوند.در این روش افزایش تلفات در کلیدزنی سخت ما را ملزم به انتخاب هیت‌سینک و خازن با ظرفیت بالا می‌کند که همین مسئله باعث افزایش هزینه و اندازه درایو می‌شود.در اینورتر منبع جریان CSI با بکار گیری کلیدزنی نرم به جای کلید زنی سخت سبب حذف گرما و خازن لینک DC در درایو می‌شوند. جهت ساخت منبع جریان می‌توان با الحاق سلف بزرگ به منبع ولتاژDC، منبع جریانی با تلفات مقاومتی و جریان لینک DC بالا ایجاد کرد. رویکرد دیگر این پایان‌نامه ارائه روش جدید کلیدزنی نرم در CSI است. این رویکرد سبب افزایش چشمگیر قابلیت اطمینان ، استحکام و کاهش شدید اعوجاج حتی تحت بار بیش از حد سنگین می‌شودموقعیتموتور توسط سه سنسور اثرهال شناسایی می‌شود این سه سنسور موقعیت مناسبی برای ولتاژ BEMF متناسب با کنترل فضای برداری موتور BLDC ایجاد می‌کند. شبیه سازی و آزمون عملی جهت تأیید انجام گرفته است. درایو موتور BLDC با استفاده از اینورتر منبع جریان براساس روش مدولاسیون فضا برداری ساخته شده است. با استفاده از ریز تراشه dsPIC33fj12mc202 کل سیستم طراحی واجرا شده است.برای تایید صحت عملکرد، شبیه سازی در نرم‌افزار MATLAB/SIMULINKو PROTEUS8 اجرا شده است.

فهرست مطالب الف
فهرست جدول¬ها ث
فهرست شکل¬ها ج
فهرست نمادها ذ
فصل اول: مقدمه 1
1-1- کلیات 2
1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده 3
1-3- اهداف پایان¬نامه 4
1-4- راهنمای پایان¬نامه 5
فصل دوم: اصول عملکرد موتور BLDC 6
2-1- مقدمه 7
2-2- تاریخچه موتور BLDC 7
2-3- ساختار موتورهای BLDC 8
2-3-1- ساختار استاتور 10
2-3-2- ساختار روتور 11
2-3-3- آهنربای دائم در روتور 12
2-3-4- آرایش قطعات آهنربا در روتور 13
2-4- نحوه عملکرد و مدلسازی موتور BLDC 14
2-4-1- عملکرد موتور 14
2-4-2- مدلسازی دینامیکی 18
2-4-3- مقایسه موتور BLDC با موتورهای DC و PMSM 20
2-4-4- کاربردهای موتور 21
2-5- روش‌های کنترل موقعیت روتور موتور با حسگر 22
2-5-1- کنترل موتور با استفاده از فوتوترانزیستور 22
2-5-2- کنترل موتور با استفاده حسگر اثر ‌هال 24
2-5-3- خطا در حسگر اثر هال 27
2-6- روش‌های کنترل موقعیت روتور موتور بدون حسگر 28
2-6-1- اندازه گیری ولتاژ ترمینال فاز شناور 30
2-6-2- روش انتگرال گیری از ولتاژ ضدمحرکه 31
2-6-3- روش اندازه گیری هارمونیک سوم ولتاژ ضدمحرکه 32
2-6-4- روش اندازه گیری ولتاژ خط به خط 33
2-6-5- روش استفاده از تفاضل ولتاژهای خط 34
2-7- مقایسه دو روش‌ با حسگر و بدون حس‌گر 35
فصل سوم: اینورترهای مورد استفاده در درایو موتور BLDC 36
3-1- مقدمه 37
3-2- اینورترهای نیم موج و تمام موج 38
3-2-1- اینورتر نیم موج Split-Supply 40
3-2-2- اینورتر نیم موج C-Dump 42
3-2-3- اینورتر نیم موج با ولتاژ لینک DC متغیر 43
3-3- روش‌های کنترل اینورتر منبع ولتاژ (VSI) 44
3-3-1- روش کنترل شش پله‌ای اینورتر منبع ولتاژ(VSI) 44
3-3-2- کنترلر هیسترزیس 45
3-3-3- روش کنترل PWM اینورتر منبع ولتاژ 47
3-3-3-1- مدولاسیون سینوسی عرض پالس 47
3-3-4- روش کنترلی SVPWM 49
3-4- معرفی اینورتر منبع جریان(CSI) و روش‌های کنترلی آن 51
3-4-1- روش کنترل شش پله‌ای اینورتر منبع جریان 51
3-4-2- روش کنترل اینورتر منبع جریان 53
3-4-3- روش CS-SVPWM 53
3-4-4- روش CS-SVPWM اصلاح شده 56
3-5- مقایسه اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان 57
فصل چهارم: کنترل و نتایج شبیه‌سازی درایو موتور BLDC با اینورتر CSI-SVPWM 59
4-1- مقدمه 60
4-2-روش SVPWM در طراحی منبع جریان موتور BLDC 60
4-2-1- انتخاب بردار صفر در حداقل زمان‌ کلیدزنی 63
4-2-2- انتخاب توالی کلیدزنی در هر ناحیه 65
4-2-3- معادل‌یابی PWM ناپیوسته به روش مرجع – حامل 67
4-3- نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار متلب 70
4-4- نتایج شبیه‌سازی در نرم‌افزار پروتئوس 79
فصل پنجم: پیاده سازی و نتایج آزمایشگاهی درایو موتور BLDC با اینورتر منبع جریان با مدولاسیون SVPWM 86
5-1- پیاده‌سازی مدل آزمایشگاهی درایو موتور BLDC با اینورتر منبع جریان 87
5-2- پارامترهای موتور BLDC 88
5-3- میکرو کنترلر dsPIC33FJ12MC202 89
5-4- کلیدزنی قدرت با IRF 1407 90
5-5- آی سی درایو A3120 91
5-6- منبع جریان لینک DC 92
5-7- مدل سخت‌افزاری پیاده شده درایوموتور BLDC اینورتر CSI 93
5-8- شکل موج‌های مدل پیاده‌سازی شده 94
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات 101
6-1- نتیجه‌گیری 102
6-2- پیشنهادات 102
مراجع و مآخذ 103
پیوست: پارامترهای موتور 108


طراحی درایو موتور BLDC متصل‌شده به اینورتر منبع امپدانس تغذیه‌شده با پیل سوختی برای کاربردهای وسیله نقلیه الکتریکی

چکیده

این پروژه مطالعه طراحی و شبیه سازی درایو موتور (BLDC) تغذیه شده به اینورتر منبع امپدانس ZSI)) متصل شده با پیل سوختی برای کاربردهای خودرو, نیروگاهها, سلول خورشیدی ارایه می دهد هدف از این مقاله موتور BLDC)) به دلیل راندمان بالای آنها, گشتاور راه اندازی بالا, قابل اعتماد بودن, تعمیر و نگهداری پایین تر نسبت به موتور (DC) جاروبک دار می باشد گشتاور راه اندازی و سرعت موتور BLDC همان موتور DC می باشد و مزیت زیادی نسبت به سایر انواع موتورها دارد و بنابراین برای تراکشن و وسیله الکتریکی کاربرد زیادی دارد درایو موتور (BLDC) با اینورتر منبع ولتاژ قدیم (VSI) با استفاده از کلیدزنی سخت است و در نتیجه ایجاد تلفات کلیدزنی و تخلیه حرارت بزرگ را به همراه دارد اینورترمنبع ولتاژ (VSI) به یک خازن لینک (DC) بزرگ نیاز دارد که ذاتا غیر قابل اعتماد و یکی از گرانترین قطعات درایو است و همچنین این اینورتر حداکثر ولتاژ خروجی خط به خط برابر ولتاژ منبع است برای افزایش ولتاژ خروجی از جاپر DC-DC که بین منبع و اینورتر قرار می گیرد که باعث افزایش هزینه و کاهش راندمان می شود بنابراین در اینورتر منبع جریان (CSI) به جای کلیدزنی سخت از کلیدزنی نرم استفاده می شود و در نتیجه تخلیه حرارت زیاد و همچنین خازن بزرگ لینک (DC) حذف می شود یک یکسوکننده کنترل شده, همراه با یک سلف بزرگ به عنوان یک منبع جریان عمل می کند عیب سلف این است که مقدار زیادی سلف لینک (DC) ایجاد و باعث افزایش تلفات مقاومت می شود و همچنین وقوع اتصال کوتاه در باس DC در اینورتر (VSI) یا (CSI) باعث سوختن باطری یا سلول خورشیدی یا پیل سوختی خواهد بود بعلاوه در اینورترهای معمولی سوییچ بالایی و پایینی نمی توانند همزمان هدایت شوند مشکلات اتصال کوتاه در اینورتر منبع امپدانس (ZSI) با استفاده از دو سلف و دو خازن در عقب مدار اینورتر برطرف شده است و همچنین حفاطت ذاتی در برابر اتصال کوتاه برای منبع باطری و پیل سوختی و سلول خورشیدی می باشد اینورتر منبع امپدانس (ZSI) با تغییرات سلفها و خازنها و دوره کاری (Shoot-Trough) و فرکانس کلیدزنی 3 عامل مهم برای افزایش ولتاژ خروجی یا ولتاژ نامی موتور (BLDC) می باشند اینورتر منبع امپدانس بدلیل ارزانتر بودن و استحکام بیشتر و راندمان و بهره بالاتر مزیت بیشتری نسبت به اینورترهای معمولی دارد از طرف دیگر پیل سوختی بدلیل سوخت پاک و منبع تجدید پذیر بجای از سوخت فسیل تجدید ناپذیر بطور گسترده در خودروهای و نیروگاهها و صنعت واستفاده می شود توان پیل سوختی باید بزرگتر یا مساوی با توان موتور (BLDC) باشد و روش استحصال حداکثر توان نامی موتور (BLDC) ولتاژ نامی و جریان نامی اینورتر منبع امپدانس (ZSI) توسطfraction x نسبت توان نامی پیل سوختی به توان نامی موتور یا جریان متوسط تولید شده توسط پیل سوختی به جریان نامی در نظر گرفته شده است

فصل 1 مقدمه
1-1)کلیات2
1-2) تاريخچه خودروي پيل سوختي4
1-3) موتورBLDC6
1-4) اینورترها و اینورتر منبع امپدانس8
1-5) اهداف پایان نامه10
1-6) راهنمایی پایان نامه11

فصل2 آشنایی مختصر با پیل سوختی و مدلسازی و شبیه سازی پیل سوختی با متلب
2-1) تعريف پيل سوختي13
2-2) اساس كار پيل سوختي15
2-3) پیل سوختی پلیمری غشاء پروتون (PEMFC )16
2-4) راندمان و ولتاژ مدار باز18
2-4-1) ولتاژ مدار باز18
2-4-2) راندمان19
2-4-3) راندمان مربوط به فشار گاز و غلظت20
2-4-4) تحلیل معادله نرنست20
2-4-5) فشار پاره ای هیدروژن20
2-4-6) بهره برداری اکسیدان و سوخت20
2-4-7) فشار سیستم 20
2-5) دلایل افت ولتاژ21
2-5-1) ولتاژ نظری اولیه21
2-5-2) تلفات ولتاژهای عملیاتی21
2-5-3) تلفات فعال23
2-5-4) معادله تافل23
2-5-5) تلفات متقاطع سوخت / جریان داخلی23
2-5-6) تلفات اهمی24
2-5-7) تلفات غلظت و انتقال جرم25
2-5-8) ترکیب تلفات26
2-6) پیاده سازی و مدلسازی شبیه سازی پیل سوختی26
فصل 3 معرفی موتور BLDC و درایو آن و مدلسازی و شبیه سازی موتور BLDC با متلب
3-1) تعريف موتورBLDC34
3-2) ساختمان موتورBLDC34
3-2-1) استاتور35
3-2-2) موتور BLDC با ولتاژ تغذیه سینوسی (BLAC)36
3-2-3) موتور BLDC با ولتاژ تغذیه ذوزنقه ای (BLDC)36
3-3) روتور37
3-4) سنسورهاي اثر هال38
3-5) مواد مغناطيس دائم40
3-6) اصول عملكرد موتور BLDC40
3-6-1) كموتاسيون در موتور BLDC40
3-6-2) دوار ناشی از سیم پیچهای استاتور در موتور BLDC40
3-6-3) مقايسه موتور BLDC با موتورهای DC و القایی41
3-7)درایو موتور BLDC با اینورتر 6 سوییچه:46
3-8) روشهاي راه اندازي موتور BLDC46
3-8-1) راه اندازي با حركت دادن روتور به نقطه اي معلوم46
3-8-2) راه اندازي حلقه باز46
3-8-3) تخمين مكان اوليه روتور با تكنيكهاي مناسب47
3-9) ایجاد ولتاژ در سیم پیچی های استاتور موتور BLDC47
3-10) مدل دینامیکی موتور BLDC سه فاز48
3-11) مدلسازي و پياده سازي درايو موتور واقعی BLDC در محيط Matlab/Simulink:52
بلوك ولتاژ ضدمحركه (back-EMF):52
محاسبه جریانها55
محاسبه گشتاور و سرعت و موقعیت روتور:55
طراحی کنترلر سرعت PI56
کنترل سرعت PI موتورBLDC 56
مدلسازی کنترل سرعت سیستم درایو موتور BLDC57
تولید جریان مرجع57
کنترل کننده جریان هیسترزیس59
فصل چهارم آشنایی با اینورترهای معمولی و اینورتر منبع امپدانس و چگونگی عملکرد آن
4-1) مقدمه63
4-2) اینورترچیست؟63
4-3) اینورتر منبع ولتاژ (VSI)63
4-4) اینورتر منبع جریان (CSI)65
4-5) اینورتر منبع امپدانس (ZSI)66
4-6) اصول عملکرد اینورتر منبع امپدانس69
4-7) دسته بندي مبدل هاي منبع امپدانس71
4-8) ساختارهاي شبکه منبع امپدانس73
4-9) طراحی منبع امپدانس تغذیه شده با پیل سوختی75
4-9-1) توان پیل سوختی78
4-9-2) طراحی تولید78
4-9-3) طراحی سلف و خازن در منبع امپدانس ZSI79
4-10) چگونگی عملکرد اتصال کوتاهd_S برای موتور های BLDC متصل شده به اینورتر منبع امپدانس80
فصل پنجم آزمایش و گزارش نتایج شبیه سازی درایو موتور BLDC متصل شده به اینورتر منبع امپدانس تغذیه شده با پیل سوختی
5-1) توضیحات آزمایش شبیه سازی84
5-2 ) پارامترهای شبیه سازی86
5-3) شبیه سازی اول با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 315 ولت87
5-4) شبیه سازی دوم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 240 ولت92
5-5) شبیه سازی سوم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 199 ولت97
5-6) شبیه سازی چهارم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 145 ولت101
5-7) شبیه سازی پنجم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 98 ولت105
5-8) شبیه سازی ششم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 48 ولت110
5-9) شبیه سازی هفتم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 37 ولت 114
5-10) شبیه سازی هشتم با منبع ولتاژ خروجی پیل سوختی 15 ولت118
5-11) نتایج گزارش آزمایش شبیه سازی:123
فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1) نتایج گزارش129
6-2) پیشنهادات131
فهرست منابع و ماخذ133
چکیده به انگلیسی136
عنوان روی جلد به انگلیسی137

کنترل محرکه ی موتور جریان مستقیم بدون جاروبک (BLDC )برای خودرو های برقی و ارائه ی یک روش جدید کنترلی

چکیده

با افزایش نگرانی برای محیط زیست،رشد سریع در خودرو های الکتریکی (EVs) و خودرو های الکتریکی هیبرید (HEVs) وجود دارد.از آنجایی که محرکه های الکتریکی هسته ی خودرو های EVs وHEVs هستند،تحقیق برای توسعه ی سیستم های محرکه ی الکتریکی یک نیاز ضروری است.محرکه ها و ماشین های پر کاربرد درخودرو های برقی عبارتند از: محرکه ی جریان مستقیم(DC) ،محرکه ی القایی(?M) ،محرکه ی سوئیچ رلوکتانس(SR) ، محرکه ی بدون جاروبک با مغناطیس دائم(PMBL) .محرکه های PMBL بر اساس استراتژی کنترل به صورت BLAC و BLDC طبقه بندی می شود.محرکه ی BLDC به دلیل نویز پایین به علت نبود جاروبک، راندمان بالا، طول عمر زیاد و نگهداری کم و کنترل ساده و آسان در صنایع خودرو سازی کاربرد وسیع دارد.کنترل موتور dc بدون جاروبک(BLDC) برای خودرو های برقی بر اساس مدل ریاضی و شرایط کار خاص موتور توسعه یافته است.گشتاور خروجی در یک موتور BLDC معمولا از طریق تنظیم جریان های فاز موتور کنترل می شود.در بخش اول پایان نامه انواع محرکه ها و روش های کنترل موتور BLDC ارائه شده است و در بخش دوم ساختمان و مدل ریاضی موتور BLDC آورده شده است و در ادامه روش های کنترلی پیشنهادی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.از آنجایی که برای اندازه گیری مستفیم جریان فاز های موتور مستلزم وجود سنسور های جریان جداگانه می باشد که وجود این سنسور ها پیچیدگی و قیمت و انداره ی محرکه را افزایش می دهد.بنابراین در روش های پیشنهادی اندازه گیری جریان با استفاده از سنسور جریان لینک dc به عنوان تکنولوژی تک سنسور جریان معرفی می شود. سه روش کنترلی : کنترل هیسترزیس جریان با یک سنسور جریان، کنترل PWM جریان با یک سنسور جریان و کنترل ولتاژ لینک dc متغییر با یک سنسور جریان مورد بررسی قرار گرفته است.در نهایت اساس عملکرد ساختار های پیشنهادی و روش های کنترلی ارائه شده با شبیه سازی در محیط نرم افزاز MATLAB/SIMULINK ارائه گردیده است و هر سه روش با هم مقایسه شده است.

فصل اول:مروری بر منابع
1-1 مقدمه 1
1-2 تاریخچه خودرو های برقی 1
1- 3 پیکربندی خودرو های برقی 3
1-4 ویژگی های اساسی محرکه های الکتریکی برای خودرو های برقی 5
1-5 انواع محرکه های الکتریکی 7
1-5-1 محرکه ی جریان مستقیم 8
1-5-2 محرکه القایی(IM) 9
1-5-3 محرکه ی سوئیچ رلوکتانس (SR) 9
1-5-4 ماشین های با مغناطیس دائم بدون جاروبک(PMBL ) 10
1-5-4-1 محرکه ها و ماشین های AC و DC بدون جاروبک 10
1-5-4-2 عملکرد ثابت توانBLDC وBLAC 11
1-6 مزایا ی موتور BLDC 12
1-7 معایب موتور BLDC 13
1-8 روش های کنترل موتورBLDC با استفاده از اینورتر شش سوئیچه 14
1-8-1 کنترل باند هیسترزیس 15
1-8-1-1کنترل گشتاور 15
1-8-1-2 کنترل سرعت 16
1-8-2 کنترل PWM جریان 16
1-8-2-1 کنترل گشتاور 18
1-8-2-2 کنترل سرعت 19
1-8-3 کنترل ولتاژ لینک dc متغیر 20
1-8-3-1 کنترل گشتاور 20
1-8-3-2 کنترل سرعت 20
1-9 روش های کنترل موتور BLDC با استفاده از اینورتر چهار سوئیچه 21
1-9-1 کنترل مستقیم جریان 22
1-9-1-1 اصل عملیات PWM کنترل مستقیم جریان 23
1-9-2 کنترل مستقیم گشتاور(DTC) 25
1-9-2-1 کنترل گشتاور الکترو مغناطیسی با انتخاب بردارهای فضائی ولتاژ 28
1-9-3 کنترل موتور BLDC سه فاز چهار سوئیچ با استفاده از یک سنسور جریان 31
1-9-3-1 سیسنم کنترلی 32
1-10 نتیجه گیری 34
فصل دوم:برررسی موتور BLDC
2-1 مقدمه 36
2-2 ساختمان موتور BLDC 36
2-2-1 ساختمان استاتور موتور BLDC 37
2-2-2 ساختمان روتور BLDC 37
2-3 اصول کارکرد موتور BLDC 38
2-4 مدل ریاضی موتور BLDC 39
فصل سوم:شبیه سازی کنترل موتورBLDC
3-1 کنترل موتور BLDC با روش مرسوم (کنترل با سه سنسور جریان) 43
3-1-1 مدل سازی تولید جریان مرجع 44
3-2 طراحی مدار کنترلی با سه سنسور جریان 44
3-3 کنترل موتور BLDC با یک سنسور جریان برای کاهش ریپل گشتاور 48
3-3-1 ارائه ی روش کنترلی 1 49
3-3-1-1 مدل سازی کنترلر هیسترزیس 50
3-3-1-2 مدل سازی کنترلر سرعت 50
3-3-1-3 مدل سازی اینورتر شش سوئیچه 51
3-3-2 طراحی مدار روش کنترلی 1 51
3-3-3 ارائه ی روش کنترلی2 52
3-3-3-1 مدل سازی تابع تبدیل پارک 54
3-3-3-2 کنترل PI حلقه ی سرعت 54
3-3-4 طراحی مدار روش کنترلی 2 55
3-3-5 ارائه ی روش کنترلی 3 57
3-3-6 طراحی مدار روش کنترلی 3 57
فصل چهارم:بحث و نتایج شبیه سازی
4-1 نتایج شبیه سازی روش کنترلی 1 59
4-2 نتایج شبیه سازی روش کنترلی 2 62
4-3 نتایج شبیه سازی روش کنترلی 3 65
4-4 نتیجه گیری 68
نتیجه گیری پایانی: 69
منابع و مراجع 71


طراحی کنترل‌کننده مد لغزشی فازی عصبی (anfis) برای کنترل سیستم BLDC در حضور رویتگر

چکیده

موتور جریان مستقیم بدون جاروبک یک نمونه از موتور های سنکرون AC می باشد این موتور بیشتر در تجهیزات کامپیوتری، ربات ها و وسایل الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد همچنین در برخی از کاربردها دیگر نظیر هوافضا و حمل ونقل، که نیاز به تجهیزات با وزن کمتر و حجم کوچک تری دارند تا بهره سوخت مصرفی افزایش یابد نیز از این نوع موتور ها استفاده می‌شود درسالهای اخیر موتورهای DC به دلیل نیاز به قدرت بالا در اندازه های کوچک، در کاربردهای صنعتی به تدریج با موتورهای BLDC جایگزین شده اند، حذف جاروبک و کموتاتور، مشکلات اتصال را حل کرده است و اطمینان و طول عمر ماشین را بهبود بخشیده است موتورهای BLDCبا اینرسی و نویز پایین و نسبت قدرت به حجم بالا در مقایسه با سرو موتورهای مغناطیس دائم دارای توان خروجی مشابهی هستند به دلیل استفاده گسترده از این موتور توجه به کنترل سرعت این موتور بسیار مهم می‌باشد استفاده از حسگرهای الکترومکانیکی نه تنها هزینه و پیچیدگی سخت افزاری درایو را افزایش می دهد بلکه باعث کاهش استحکام و قابلیت اطمینان آن نیز می‌شود از طرف دیگر، برای استفاده از قابلیتهای سرعت بالای موتور، در طراحی موتور سعی بر آن است که طول محور روتور کوتاه باشد، در نتیجه تعبیه حسگر سرعت بر روی شافت موتور مشکل بوده و لذا وجود اینکودر بر روی شافت موتور باعث ایجاد محدودیت در سرعتهای بالا می شود مشکلات فوق سبب گردیده است تا محققین روی بیاورند به روشهای تخمین وضعیت روتور و تحقیقات متعددی نیز انجام گرفته است روش‌های مختلفی برای تخمین وضعیت روتور در درایو موتور BLDC ارائه شده‌اند که در این پایان نامه از سیستم های هوشمند کنترلی بهره می بریم این پایان نامه به معرفی و طراحی کنترل کننده مد لغزشی فازی عصبی(anfis) برای کنترل سیستم BLDC در صورت وجود حسگر و بدون حسگر می‌پردازد این کنترل کننده با داشتن ساختاری متغیر و براساس قانون همگرایی سرعت ثابت وارضاء شرط لغزش در تنظیم سرعت موتورDC بدون جاروبک به کار گرفته شده است نتایج شبیه سازیها، عملکرد مطلوب کنترل کننده مدلغزشی را در جنبه های مختلف از قبیل سرعت پاسخ، خطای حالت ماندگار ناچیز، سیگنال کنترلی قابل دستیابی و مقابله با اغتشاشات نشان می‌دهد سرانجام کنترل کننده سرعت مدلغزشی فازی عصبی موتورDC بدون جاروبک طراحی و علاوه برآن طرح متفاوتی از کنترل کننده مدلغزشی فازی عصبی دو ورودی-تک خروجی مبتنی بر پایگاه قوانین مطرح می گردد نتایج شبیه سازی ها برای حالت کاری مختلف و برای هرکنترل کننده، ارائه و با یکدیگر مقایسه می‌گردد از نتایج مشاهده می شود که کنترل کننده‌های فازی مدلغزشی تمام مزایای‌ کنترل کننده مدلغزشی و فازی عصبی را داراست و در نتیجه به کنترل کنندهای مقاوم دست یافته‌ایم که توسط کنترل کننده های فازی عصبی به سادگی قابل اجرا است

فصل 1 مقدمه 1
1-1 مقدمه 2
فصل 2 مروري بر عملکرد و ساختمان موتور BLDC 3
2-1 مقدمه 4
2-2 تعريف موتور BLDC 4
2-3 مزايا و معايب موتور BLDC 5
2-4 کاربرد موتور BLDC 6
2-5 ساختمان موتور BLDC 6
2-5-2 استاتور 7
2-5-3 روتور 9
2-5-4 مواد مغناطيس دائم: 10
2-6 حسگرهاي تعيين موقعيت : 11
2-6-2 حسگر اثر هال: 12
2-6-2 اساس کار حسگرهاي اثر هال : 13
2-7 اصول عملکرد موتور و کموتاسيون: 15
2-7-1 مفهوم کموتاسيون : 16
2-7-2 کنترل حلقه بسته موتور BLDC : 17
2-7-3 مقايسه موتور BLDC با موتورهاي DC القايي: 19
2-8 خلاصه فصل دوم: 21
فصل 3 مدلسازي موتور BLDC 22
3-1 بررسي اجمالي مدلهاي ارائه شده براي موتور BLDC: 23
3-2 مدلسازي موتور BLDC : 23
کنترل سرعت موتور BLDC 30
3-1 مقدمه: 32
3-2 مروري بر استراتژيهاي کنترلي ارائه شده در کنترل سرعت درايو موتور BLDC: 33
3-2-1 روش هاي هوشمند 33
3-2-2 روشهاي کلاسيک 33
روشهاي هوشمند: 34
3-3 مد لغزشي ، سيستم فازي ، شبکه هاي عصبي: 40
3-3-1 مد لغزشي: 40
تعريف 1 42
تعريف 2 42

3-3-2 منتطق فازي:
3-3-3 شبکه هاي عصبي: 49
3-4 روش کنترل مدلغزشي فازي عصبي براي کنترل سرعت موتورBLDC: 50
3-4-2 استفاده از مدلغزشي در کنترل سرعت موتور BLDC: 52
3-5روش کنترل مد لغزشي فازي عصبي بدون حسگر با رويتگر فازي57
3-5-1 مقدمه 57
3-5-2 استفاده از رويتگر در کنترل سرعت موتور BLDC: 57
فصل 4 نتایج شبیه سازی‌ها 64
4-1 مقدمه 65
4-2 کنترل سرعت موتور BLDC توسط کنترل کننده مد لغزشي فازي عصبي 66
4-2-2 کنترل سرعت موتور BLDC با سرعت مرجع 1500 دور در دقيقه66
4-3 کنترل BLDC توسط کنترل کننده مد لغزشي فازي عصبي در حضور رويتگر : 68
فصل 5 نتيجه گيري و پيشنهادات 71
5-1 نتيجه گيري 72
5-2 پيشنهادات 72
مراجع 73
پيوست‌ها 82


طراحی درایو بدون حسگر موتور DC بدون جاروبک (BLDC) با استفاده از اینورتر منبع جریان و به روش کنترل تک سیکلی

چکیده

در کاربرد هایی که منابع انرژی محدود و زمان عملیات دارای اهمیت بالایی بوده، موتورهای بدون جاروبک DC با توجه به ویژگی‌ های قابل ملاحظه‌شان نظیر راندمان بالا، چگالی گشتاور و هزینه نگهداری پایین مورد توجه زیادی قرار گرفته است. تا به امروز بیشتر درایو های موتورBLDC با استفاده از اینورتر های منبع ولتاژ (VSI) طراحی و تجاری سازی شده اند که اکثراً از روش های کنترلی PWM و هیسترزیس بهره می برند. اینورتر های منبع ولتاژ (VSI) به دلیل نیاز به خازن لینک DC بزرگ و قابلیت اطمینان کم هزینه زیادی به همراه دارند. روش‌های کنترلی متداول نظیر PWM نیز باعث ایجاد ریپل گشتاور در لحظات کموتاسیون می شوند. از این رو در این پایان نامه ابتدا برای برطرف کردن مشکلات اینورتر منبع ولتاژ از اینورتر منبع جریان (CSI) استفاده شده است که با جایگزینی یک سلف به جای خازن لینک DC از حجم درایو و هزینه ساخت آن خواهد کاست سپس جهت رفع مشکلات روش‌ های کنترلی مذکور، از روش کنترل تک سیکلی (OCC) جهت کنترل درایو مورد نظر استفاده و نتایج آن با روش PWM مقایسه شده است. این روش، یک روش ساده با فرکانس ثابت می‌باشد که میزان ریپل گشتاور را کاهش می‌دهد و هیچگونه مدار و کنترلر های قدرتمندی جهت پردازش نیاز ندارد. در این پایان نامه همچنین به منظور کاهش مشکلات و هزینه‌ های نصب حسگرهای الکترومکانیکی در موتور‌های BLDC ، روش مناسبی برای تخمین موقعیت روتور به روش بدون حسگر ارائه گردیده است. نتایج شبیه سازی در نرم افزار Matlab/Simulink توانایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهد.

فهرست جدول¬ها ث
فهرست شکل¬ها ج
فهرست نمادها ر
فصل اول: مقدمه 1
1-1- کلیات 2
1-2- اهداف پایان¬نامه 6
1-3- راهنمای پایان¬نامه 7
فصل دوم: اصول عملکرد و مدلسازی موتور BLDC 8
2-1- مقدمه 9
2-2- تاریخچه موتور BLDC 10
2-3- تعریف و ساختمان موتور BLDC 11
2-3-1- استاتور 13
2-3-2- روتور 14
2-4- آشنایی با آهنربای دائم جهت کاربرد در روتور 15
2-4-1- آرایش قطعات آهنربا در روتور 16
2-5- حسگر اثر هال 19
2-6- عملکرد موتور BLDC 19
2-7- مدلسازی دینامیکی موتور BLDC 22
2-8- مقایسه موتور BLDC با موتور DC و PMSM 25
2-9- کاربردهای موتور BLDC 27
فصل سوم: روش¬های کنترل بدون حسگر درایو موتور BLDC 29
3-1- مقدمه 30
3-2- روش¬های تخمین موقعیت روتور با استفاده از حسگر 30
3-2-1- کنترل موتور با استفاده از فتوترانزیستور 31
3-2-2- کنترل موتور با استفاده از حسگر هال 33
3-3- خطا در حسگر اثر هال 36
3-4- روش¬های کنترل بدون حسگر موقعیت روتور 37
3-4-1- اندازه گیری ولتاژ ترمینال فاز شناور 40
3-4-2- روش انتگرال گیری از ولتاژ ضد محرکه 44
3-4-3- روش اندازه گیری هارمونیک سوم ولتاژ ضد محرکه 47
3-4-4- روش اندازه گیری ولتاژ خط به خط 51
3-4-5- روش استفاده از تفاضل ولتاژهای خط 55
3-5- مقایسه روش های بدون حسگر 58
3-6- جمع بندی 59
فصل چهارم: روش¬¬های کنترلی اینورتر منبع ولتاژ و منبع جریان 60
4-1- مقدمه 61
4-2- اینورترهای نیم موج و تمام موج 62
4-2-1- اینورتر نیم موج Split-Supply 65
4-2-2- اینورتر نیم موج C- Dump 66
4-2-3- اینورتر نیم موج با ولتاژ لینک DC متغییر 67
4-3- روشهای کنترل اینورتر منبع ولتاژ(VSI) 68
4-3-1- روش کنترل شش پله¬ای اینورتر منبع ولتاژ 69
4-3-2- کنترلر هیسترزیس 70
4-3-3- روش کنترل PWM اینورتر منبع جریان 72
4-3-3-1- مدولاسیون سینوسی عرض پالس 73
4-3-4- روش کنترلی SVPWM 75
4-4- معرفی اینورتر منبع جریان (CSI) و روش¬های کنترلی آن 76
4-4-1- روش کنترل شش پله¬ای اینورتر منبع جریان 77
4-4-2- روش کنترل PWM اینورتر منبع جریان 78
4-4-3- روش SVPWM CS- 79
4-4-4- روش SVPWM اصلاح شده 82
4-5- مقایسه اینورتر منبع ولتاژ و اینورتر منبع جریان 84
4-6- جمع بندی 84
فصل پنچم: شبیه سازی درایو بدون حسگر باروش کنترل تک سیکلی 86
5-1- مقدمه 87
5-2- معرفی روش کنترل تک سیکلی 87
5-3- اصول روش کنترل تک سیکلی 89
5-4- نحوه عملکرد مبدل باک 92
5-4-1- روش کنترل تک سیکلی در مبدل باک 93
5-5- روش بدون حسگر پیشنهادی 98
5-5-1- چگونگی عملکرد روش بدون حسگر پیشنهادی 101
5-6- اینورتر منبع جریان از نوع مبدل باک 106
5-7- شبیه سازی درایور موتور BLDC با روش تک سیکلی 106
5-8- تاثیر سلف مبدل باک بر خروجی موتور 114
5-9- مقایسه روش تک سیکلی و روش PWM در درایو مورد نظر 115
5-10- راه اندازی موتور BLDC 118
5-11- نتیجه گیری 121
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 122
6-1-جمع بندی و نتیجه گیری 123
6-2- پیشنهادات 124
مراجع 125
پیوست ها
پیوست 1 129
پیوست 2

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

تومان49,000 تومان39,000افزودن به سبد خرید

————————————————————————————————————————————–