دانلود پروژه:بررسی یک روش نوین بهینه راه اندازی موتورهای BLDC بدون سنسور در خودرو بر اساس ولتاژ ترمینال یا ولتاژ ضد محرکه

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………………………… صفحه

چکیده: 1

فصل اول : مقدمه

1-1: بیان مسئله. 3

1-2: مزایا و معایب موتور BLDC. 3

1-3: ساختمان موتور های BLDC. 5

1-3-1: استاتور 5

1-3-2: روتور 6

1-3-3: سنسور های هال.. 6

1-4: اصول عملکرد موتور BLDC. 7

1-4-1: کموتاسیون در موتور BLDC. 7

1-4-2: کنترل حلقه بسته موتور BLDC. 9

فصل دوم : روشهاي كنترل بدون حسگر

2-1: روشهاي كنترل بدون حسگر (Sensorless) موتور BLDC سه فاز. 13

2-1-1: روشهاي بر مبناي ولتاژ Back-EMF. 13

2-1-2: روش تخمين شار نشتي استاتور 20

2-1-3: استفاده از تغييرات اندوكتانس استاتور 21

2-1-4: استفاده از توابعي مناسب از ولتاژ ضد محركه. 22

2-1-5: روشهاي مبتني بر تئوريهاي كنترلي.. 27

2-2: مقايسه روشها و انتخاب روش مناسب Sensorless. 29

فصل  3 : مدل سازی درایو موتور BLDC بر مبنای تابع سوئیچینگ

3-1: مدل سازی درایو موتور BLDC بر مبنای تابع سوئیچینگ…. 32

3-2: آنالیز سیستم درایو موتور BLDC. 32

3-3: روش های راه اندازی موتور BLDC. 35

3-3-1: راه اندازی با حرکت دادن روتور به نقطه ای معلوم. 36

3-3-2: راه اندازی حلقه باز 36

3-3-3: تخمین مکان اولیه روتور با تکنیک های مناسب… 36

3-4: تخمین وضعیت روتور با استفاده از نسبت توابع شار استاتور. 36

3-4-1: معادلات دینامیکی درایو موتور BLDC. 37

3-4-2: بدست آوردن تابع مستقل از سرعت برای تخمین وضعیت روتور 39

3-4-3: محاسبه توابع  و تخمین وضعیت روتور 41

3-4-4: کنترل جریان فازها در درایو بدون سنسور 42

3-5: آنالیز خطای الگوریتم تخمین وضعیت روتور ارئه شده. 45

3-5-1: اثرات ناشی از خطای تخمین وضعیت روتور 46

3-5-2: منابع ایجاد خطا در تخمین وضعیت روتور 50

3-5-3: محاسبات عددی خطای زاویه کموتاسیون.. 51

3-5-4: آنالیز حساسیت و دقت تخمین وضعیت روتور. 52

فصل 4 : مدل سازی درایو موتور BLDC بر مبنای تابع سوئیچینگ در مطلب

4-1: مقدمه. 55

4-2: بررسی مدل های ارائه شده برای درایو موتور BLDC. 55

4-3: مدل سازی بر مبنای تابع سوئیچینگ…. 56

4-3-1: ویژگیها 56

4-3-2: تئوری عمومی تابع سوئیچینگ…. 57

4-4: مدلسازی و پیاده سازی درایو موتور BLDC در محیط Matlab/Simulink. 57

4-4-1: بلوک ولتاژ ضد محرکه (Back EMF) 58

4-4-2: بلوک کنترل گشتاور و سرعت… 59

4-4-3: بلوک کنترل جریان هیسترزیس…. 60

4-4-4: بلوک اینورتر PWM و جریان های دیود ها، سوئیچ و بار: 63

4-5: شبیه ساز درایو موتور BLDC. 67

فصل 5 : نتیجه گیری

5-1: نتیجه گیری.. 75

مراجع: 77

فهرست شکل ها

عنوان …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

شکل 1-1: شکل موج ولتاژ ضد محرکه یک موتور BLDC ذوزنقه ایی [1] 6

شکل 1-2: تغییرات سیگنال های اثر هال، ولتاژ ضد محرکه، گشتاور خروجی و جریان فازها در یک موتور BLDC [5] 8

شکل 1-3: ترتیب تحریک سیم پیچها با توجه به سنسور های هال یک موتور BLDC [5] 9

شکل 1-4: بلوک دیاگرام سیستم کنترل موتور BLDC [5] 10

شکل 1-5: بلوک دیاگرام کنترل بدون سنسور موتور BLDC [5] 11

شكل 2-1: نقاط عبور از صفر ولتاژ ضدمحركه فازها و ارتباط آن با نقاط كموتاسيون [6] 14

شكل 2-2: شكل موج اندازه گيري شده ولتاژهاي ترمينال موتور در روش PWM [6] 15

شكل 2-3: خطاي تخمين در حالتهاي گذراي عملكرد روتور [6] 16

شكل 2-4: تخمين سرعت روتور با استفاده از روش شيفت دهنده فاز مستقل از فركانس روتور [6] 17

شكل 2-5: هارمونيك سوم ولتاژ ضدمحركه و زمانهاي كموتاسيون [6] 18

شكل 2-6: مسير جريان در فاز خاموش [21] 19

شكل 2-7: مدار سخت افزاري براي تعيين نقاط كموتاسيون [21] 19

شكل 2-8: ناحيه انتگرال گيري از ولتاژ ضدمحركه [23] 20

شكل 2-9: دياگرام شماتيك الگوريتم تخمين وضعيت با شار نشتي [26] 21

شكل 2-10: برجستگي مصنوعي بر روي موتور [32] 22

شكل 2-11: بلوك دياگرام سيستم كنترل بدون سنسور درايو موتور BLDC با استفاده از تابع dI_MAX/dt [35] 23

شكل 2-12: شكل موج جريان فازها و ولتاژهاي ضدمحركه فاز به نول و فاز به فاز موتور BLDC [35] 24

شكل 2-13: تعيين زمانهاي كموتاسيون با استفاده از شيب جريان I_MAX [35] 24

شكل 2-14: تغييرات توابع G(θ) برحسب مكان زاويه ايي روتور [35] 26

شكل 2-15: تغييرات شكل موجهاي توابع G(θ)، H(θ) جريانهاي فاز و سيگنالهاي كموتاسيون توليد شده [35] 26

شكل 2-16: روئيتگر ليونبرگر با فركانس نمونه برداري متغير [48] 28

شكل 2-17: بلوك دياگرام تخمين موقعيت و سرعت روتور موتور BLDC با روئيتگر مود لغزشي [48] 28

شكل 2-18: بلوك دياگرام سيستم تخمين موقعيت و سرعت روتور با استفاده از فيلتر كالمن توسعه يافته [48] 29

شکل 3-1: اجزای مختلف درایو موتور BLDC [21] 32

شکل 3-2: پیکر بندی کلی درایو موتور BLDC سه فازه و مدار معادل موتور [21] 33

شکل 3-3: ولتاژ Back-EMF و جریان فاز های یک موتور BLDC [21] 34

شکل 3-4: حالت های کلید زنی و ترتیب هدایت مربوط به بازه های مختلف کاری درایو موتور BLDC [21] 35

شکل 3-5: دیاگرام سیستم کنترل درایو موتور BLDC [21] 35

شکل 3-6: تغییرات توابع  برحسب مکان زاویه ایی روتور [37] 40

شکل 3-7: تغییرات شکل موج توابع ، ، جریان فاز و سیگنال کموتاسیون تولید شده [37] 40

شکل 3-8: کنترل کننده جریان هیسترزیس و پاسخ جریانی آن [37] 44

شکل 3-9: کنترل کننده جریان PI و پاسخ جریانی آن [37] 45

شکل 3-10: اثر خطای تخمین روتور بر گشتاور کل تولید شده [37] 46

شکل 3-11: اثر خطای تخمین روتور بر گشتاور کل تولید شده (بزرگ نمایی شده) [37] 47

شکل 3-12: کاهش گشتاور بر حسب خطای زاویه کموتاسیون [37] 49

شکل 3-13: کاهش راندمان درایو موتور BLDC بر حسب خطای زاویه کموتاسیون [37] 50

شکل 3-14: تغییرات خطای زاویه کموتاسیون بر حسب مقدار اندازه گیری جریان فاز [37] 53

شکل 3-15: تغییرات خطای زاویه کموتاسیون بر حسب مقدار خطای اندازه گیری ولتاژ باس DC [37] 54

شکل 4-1: بلوک دیاگرام سیستم مبدل توان استاتیکی [65] 58

شکل 4-2: بلوک دیاگرام کلی مدل بدست آمده برای سیستم درایو موتور BLDC [21] 59

شکل 4-3: بلوک تولید کننده ولتاژ های ضد محرکه فازها بر حسب وضعیت روتور [21] 60

شکل 4-4: بلوک کنترل سرعت و گشتاور [21] 61

شکل 4-5: (a) تشریح جزئیات کنترل جریان هیسترزیس برای فاز A، (b) پیاده سازی جریان هیسترزیس در Simulink 62

شکل 4-6: جریان و ولتاژ در موتور BLDC سه فاز [21] 64

شکل 4-7: بلوک تولید کننده ولتاژ های خط به خط با استفاده از توابع سوئیچینگ [21]   66

شکل 4-8: بلوک تولید کننده جریان های سه فاز [21] 67

شکل 4-9: بلوک تولید کننده جریان های سوئیچ و دیود برای فاز A با استفاده از توابع سوئیچینگ [21] 67

شکل 4-10: دیاگرام شبیه سازی مورد استفاده در محیط Matlab/Simulink [21] 68

شکل 4-11: شکل موجهای ولتاژ ضد محرکه (بالایی) و جریان های فاز (پائینی) بر مبنای وضعیت روتور [21] 69

شکل 4-11: (ادامه): شکل موجهای ولتاژ ضد محرکه (بالایی) و جریانهای فاز (پائینی) بر مبنای وضعیت روتور [21] 70

شکل 4-12: شکل موج دقیق جریان فاز A (بزرگنمایی شده) [21] 70

شکل 4-13: جریان فاز و نوسانات گشتاور در بازه زمانی کموتاسیون در سرعت  [21] 71

شکل 4-14: (a) پاسخهای دینامیکی کنترل کننده سرعت و گشتاور (b) بزرگنمایی شده شکلهای قسمت (a) [21] 71

شکل 4-15: شکل موجهای توابع سوئیچینگ  و ولتاژ خط به خط  مطابق با حالتهای هدایت [21] 73

شکل 4-16: شکل موجهای جریان دیود ها و سوئیچ های  و  [21] 74

فهرست جداول

عنوان ………………………………………………………………………………………………………… صفحه

جدول 1-1:ترتیب کلید زنی سوئیچ ها قدرت برای گردش موتور در جهت عقربه های ساعت 10

جدول 1-2:ترتیب کلید زنی سوئیچ ها قدرت برای گردش موتور در جهت خلاف عقربه های ساعت 10

جدول 2-1: مقايسه كيفي روشهاي مختلف كنترل بدون حسگر در درايو موتورهاي 30

جدول 3-1: توابع  مورد استفاده در هر مود کاری موتور BLDC 41

جدول 3-2: رابطه گشتاور و راندمان موتور BLDC بر حسب خطای تخمین وضعیت 49

جدول 4-1: مشخصات موتور BLDC 68

جدول 4-2: ولتاژ  و عناصر هدایت کننده بر طبق وضعیت جریان فازهای A و B 72

جدول 4-3: ولتاژ  و عناصر هدایت کننده بر طبق وضعیت جریان فازهای B و C 72

جدول 4-4: ولتاژ  و عناصر هدایت کننده بر طبق وضعیت جریان فازهای C و A 72