دانلود پروژه:بهينه سازي عملکرد موتور سوئيچ رلوکتانس در ناحيه توان ثابت توسعه يافته به روش جريان پيوسته

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه

فصل اول: مقدمه

• مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………..

• روند ارائه مطالب ……………………………………………………………………………………………………….

 

فصل دوم: موتور سوئيچ رلوکتانس

• مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………

• تعريف موتوررلوكتانسي ……………………………………………………………………………………………

• ساختار موتور سوئيچ رلوكتانس ……………………………………………………………………………..

• اصول کار موتور سوئيچ رلوکتانس …………………………………………………………………………..

• مدل رياضي موتور سوئيچ رلوکتانس ………………………………………………………………………

• بررسي اثر اشباع مغناطيسي بر عملكرد ماشين سوئيچ رلوکتانس ……………………..

• انتخاب موتور سوئيچ رلوکتانس در کاربردهاي مختلف ………………………………………..

  • موتورسوئيچ رلوکتانس سه فاز …………………………………………………………………………….

  • موتورسوئيچ رلوکتانس چهارفاز ………………………………………………………………………….

  • موتور سوئيچ رلوکتانس پنج فاز …………………………………………………………………………..

• روشهاي آناليز موتور سوئيچ رلوکتانس ………………………………………………………………….

  • مدل ميلر جهت آناليز موتور سوئيچ رلوکتانس …………………………………………………….

  • مدل مدار معادل مغناطيسي جهت آناليز موتور سوئيچ رلوکتانس ………………………

  • مدل مبتني بر آناليز اجزاي محدود…………………………………………………………………………

• مدار سوئيچينگ موتور سوئيچ رلوکتانس ……………………………………………………………….

• مدل سازي موتور سوئيچ با استفاده از روش اجزاي محدود ………………………………….

• نتيجه گيري ……………………………………………………………………………………………………………

عنوان                                                                                                                                                   صفحه

فصل سوم: روش جريان پيوسته در کنترل موتور سوئيچ رلوکتانس

3- 1- روش متداول کنترل موتور سوئيچ رلوکتانس (روش جريان ناپيوسته)  ………………………..

3-2- روش جريان پيوسته ………………………………………………………………………………………………………

3-2- 1- گشتاور در حالت جريان پيوسته …………………………………………………………………………………

3-2- 2- توان خروجي در حالت جريان پيوسته ……………………………………………………………………….

3-3- نتيجه گيري ……………………………………………………………………………………………………………………..

 

فصل چهارم: محاسبه تلفات هسته و راندمان موتور

4-1 – محاسبه تلفات در حالت جريان ناپيوسته ………………………………………………………………….

4- 2 – محاسبه تلفات در زاويه هدايت 10 درجه ……………………………………………………………….

4- 3 – محاسبه تلفات در زاويه هدايت 30 درجه ………………………………………………………………..

4- 4 – محاسبه تلفات در حالت جريان پيوسته ………………………………………………………………….

4- 5 – راندمان موتور ……………………………………………………………………………………………………………

4-6 – بررسي اثر اندوکتانسهاي متقابل ………………………………………………………………………………..

4-7- نتيجه گيري …………………………………………………………………………………………………………………

فصل پنجم: بهينه سازي عملکرد موتور سوئيچ رلوکتانس در ناحيه توان ثابت توسعه

 يافته به روش جريان پيوسته

5-1- تعيين روش بهينه سازي ……………………………………………………………………………………………..

5-2- بررسي پارامترهاي موثر در بهينه سازي ……………………………………………………………………..

5-2- 1- تاثير زاويه روشن شدن فازها بر عملکرد موتور ……………………………………………………..

5-2-2- تاثير زاويه هدايت فازها و جريان مرجع بر عملکرد موتور ……………………………………..

5-3- تاثير ريپل گشتاور بر سرعت ……………………………………………………………………………………….

5-4- نتيجه گيري …………………………………………………………………………………………………………………

عنوان                                                                                                                          صفحه

فصل ششم: طراحي کنترل کننده فازي جهت کنترل موتور در محدوده وسيع سرعت

6-1- روش طراحي کنترل کننده فازي ……………………………………………………………………………………..

6-1- 1- انتخاب ورودي و خروجي کنترل کننده………………………………………………………………………

6-1-2-  انتخاب توابع عضويت……………………………………………………………………………………………………

6-1-3- ايجاد پايگاه قوانين ……………………………………………………………………………………………………….

6-2- تحليل نتايج شبيه سازي ………………………………………………………………………………………………….

6-2-1- شبيه سازي موتور چهار فاز و کنترل کننده فازي ……………………………………………………..

6-2- 2- شبيه سازي موتور سه فاز و کنترل کننده فازي ……………………………………………………….

6-3- نتيجه گيري ……………………………………………………………………………………………………………………..

فصل هفتم: نتيجه گيري و پيشنهادها

7-1-  نتيجه گيري ……………………………………………………………………………………………………………………..

7-2- پيشنهادها ………………………………………………………………………………………………………………………….

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 2-1-  مقطع يک SRM چهار فاز و مدار سوئيچينگ آن ………………………………………………

شکل 2-2-  SRM سه فاز با روتور چهار قطبي ……………………………………………………………………….

شکل 2-3 – سيگنالهاي مرجع SRM سه فاز …………………………………………………………………………..

شکل 2-4- موج اندوکتانس يک SRM سه فاز در حالت اشباع نشده …………………………………….

شكل 2-5- (الف) مسير شار پيوندي- جريان براي ماده مغناطيسي با مشخصه خطي  –    (ب)  مسير شار پيوندي- جريان براي ماده مغناطيسي با مشخصه غيرخطي …………..

شكل 2-6-  مدارهاي سوئيچينگ موتور سوئيچ رلوکتانس ……………………………………………………….

شكل2-7 –  شكل موج ايده آل جريان، شار و اندوكتانس سيم پيچي …………………………………..

شکل 2-8- ساختار موتور …………………………………………………………………………………………………………

شکل 2- 9- مش بندي در موتور ……………………………………………………………………………………………….

شکل 2-10- منحني B-H فولاد M19 …………………………………………………………………………………..

شکل 2-11- شار پيوندي بر حسب جريان هر فاز به ازاي موقعيت هاي مختلف رتور …………….

شکل 2-12- گشتاور الکتريکي بر حسب موقعيت روتور به ازاي جريان هاي مختلف ……………..

شکل 2-13- ضريب نيروي ضد محرکه بر حسب جريان و موقعيت رتور …………………………………

شکل 2-14- اندوکتانس بر حسب جريان و موقعيت رتور …………………………………………………………

شکل 2- 15- گشتاور استاتيکي محاسبه شده و اندازه گيري شده در مرجع ]38[ …………………

شکل 2-16 – جريان فاز اندازه گيري شده در سرعت 1000 دور در دقيقه ]38[ ………………….

شکل 2- 17 – جريان يک فاز موتور در 1000 دور در دقيقه که توسط مدل موتور بدست آمده است …………………………………………………………………………………………………………………….

شکل 3-1- جريان فاز، شار پيوندي، اندوکتانس، ولتاژ مستقيم و نيروي ضد محرکه را که به ترتيب در ضرايب 1، 50، 100، 01/0 و 01/0 ضرب گرديده اند. سرعت 150 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد …………………………………………………………

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 3-2- جريان فاز، شار پيوندي، اندوکتانس، ولتاژ مستقيم و نيروي ضد محرکه به ترتيب در ضرايب 1، 50، 100، 01/0 و 01/0 ضرب گرديده اند و سرعت 2500 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد ………………………………………………………………

شکل 3-3- جريان فاز، شار پيوندي، اندوکتانس، ولتاژ مستقيم و نيروي ضد محرکه به ترتيب در ضرايب 1، 50، 100، 01/0 و 01/0 ضرب گرديده اند و سرعت 4500 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد ………………………………………………………………

شکل 3-4- جريان فاز، شار پيوندي، اندوکتانس، ولتاژ مستقيم و نيروي ضد محرکه به ترتيب در ضرايب 1، 50، 100، 01/0 و 01/0 ضرب گرديده اند و سرعت 8000 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد ………………………………………………………………

شکل 3-5- تاثير جريان مرجع بر روي (الف) جريان فاز (ب)- مقدار موثر جريان (ج) – سرعت روتور ………………………………………………………………………………………………………………..

شکل 3-6 – حالت گذراي (الف) – جريان (ب)-  نيروي ضد محرکه (ج)- شار يک فاز موتور از حالت جريان ناپيوسته به جريان پيوسته ………………………………………………………………..

شکل 3-7 گشتاور الکترومغناطيسي، جريان هر فاز، و اندوکتانس هر فاز که به ترتيب در ضرايب 1، 1، و 100 ضرب گشته اند (الف) در حالت عملکرد جريان ناپيوسته  (ب) در حالت عملکرد جريان پيوسته  ……………………………………………………………………………….

شکل 3-8 –  توان خروجي بر حسب سرعت در دو حالت عملکرد جريان پيوسته و ناپيوسته …

شکل 3-9 –  گشتاور الکترومغناطيسي بر حسب سرعت در دو حالت عملکرد جريان پيوسته و ناپيوسته ……………………………………………………………………………………………………………………….

شکل 4-1- يک شکل موج متداول با شار برگشتي ……………………………………………………………………

شکل 4-2 – شار پيوندي قطب استاتور را در طول يک سيکل الکتريکي ………………………………….

شکل 4-3- شکل موج شار پيوندي قطب اول استاتور در يک سيکل مکانيکي ………………………..

شکل4-4 –  شکل موج شار پيوندي قطب دوم در طول يک سيکل مکانيکي ………………………….

شکل4-5 –  شکل موج شار پيوندي قطب سوم در طول يک سيکل مکانيکي …………………………

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل4-6 –  شکل موج شار پيوندي قطب چهارم در طول يک سيکل مکانيکي ………………………

شکل 4-7 چهار نوع شار پيوندي در يوغ استاتور ……………………………………………………………………….

شکل 4-8 – شکل موج شار پيوندي قطب هاي روتور (الف) قطب اول – (ب) قطب دوم – (ج) قطب سوم  – (د) – مولفه هاي هارمونيکي چگالي شار قطب اول رتور……………………..

شکل 4- 9 – (الف) شکل موج شار يوغ روتور (ب) – مولفه هاي هارمونيکي چگالي شار يوغ رتور……………………………………………………………………………………………………………………………….

شکل 4-10- شکل موج شار در قسمت هاي مختلف موتور – زاويه هدايت 30 درجه و سرعت موتور 1600 دور در دقيقه – (الف)  شار قطب اول استاتور – (ب) – اولين نوع شار يوغ استاتور (ج) – دومين نوع شار يوغ استاتور (د) – سومين نوع شار يوغ استاتور (ه) – چهارمين نوع شار يوغ استاتور (و) – شار قطب اول رتور – (ز) شار يوغ استاتور …………………………………………………………………………………………………………………………

شکل 4-11- شکل موج شار در قسمت هاي مختلف موتور – زاويه هدايت 31 درجه، سرعت موتور 8200 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن متر – (الف)  شار قطب اول استاتور – (ب) – اولين نوع شار يوغ استاتور (ج) – دومين نوع شار يوغ استاتور (د) – سومين نوع شار يوغ استاتور (ه) – چهارمين نوع شار يوغ استاتور (و) – شار قطب اول رتور – (ز) شار يوغ استاتور  …………………………………………………………………………………

شکل 4-12 –  (الف) تلفات جريان گردابي و هيسترزيس بر حسب سرعت- (ب) تلفات کل هسته و مسي بر حسب سرعت ……………………………………………………………………………………

شکل 4-13- راندمان بر حسب سرعت ………………………………………………………………………………………

شکل 4-14- (الف) منحني شار خودي فاز اول بر حسب جريان فاز اول و موقعيت رتور – (ب) منحني شار متقابل گذرنده از فاز اول ناشي از جريان فاز دوم بر حسب جريان فاز دوم و موقعيت رتور  – (ج) منحني شار متقابل گذرنده از فاز اول ناشي از جريان فاز سوم بر حسب جريان فاز سوم و موقعيت رتور –  (د) منحني شار متقابل گذرنده از فاز اول ناشي از جريان فاز چهارم بر حسب جريان فاز چهارم و موقعيت رتور ………….

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 4-15- شار پيوندي فاز اول …………………………………………………………………………………………….

شکل 4-16- شار پيوندي اولين قطب استاتور (الف) بدون در نظر گرفتن اندوکتانسهاي متقابل در 31 درجه زاويه هدايت (ب) با در نظر گرفتن اندوکتانسهاي متقابل در 31 درجه زاويه هدايت (ج) با در نظر گرفتن اندوکتانسهاي متقابل در 86/30 درجه زاويه هدايت …………………………………………………………………………………………………………………

شکل 5-1- جريان فاز و اندوکتانس به ترتيب در ضرايب 1 و 100 ضرب گرديده اند و سرعت 8000 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد ……………………………………….

شکل 5-2 – راندمان موتور بر حسب زاويه روشن شدن در سرعت هاي (الف)- 4000 دور بر دقيقه – (ب)- 6000 دور بر دقيقه – (ج)- 8000 دور بر دقيقه – (د)- 12000 دور بر دقيقه ……………………………………………………………………………………………………………………….

شکل 5-3- نوسان گشتاور در سرعت 6000 دور در دقيقه و گشتاور بار 7 نيوتن- متر …………..

شکل 5-4- مقدار گشتاور مشخصه در سرعت 6000 دور در دقيقه و گشتاور بار 7 نيوتن- متر .

شکل 5-5- جريان فاز، شار پيوندي، اندوکتانس، ولتاژ مستقيم و نيروي ضد محرکه به ترتيب در ضرايب 1، 50، 100، 01/0 و 01/0 ضرب گرديده اند و سرعت 8000 دور در دقيقه و گشتاور بار 5 نيوتن – متر مي باشد ………………………………………………………………

شکل 5-6 – (الف) تغييرات سرعت موتور –(ب) – راندمان – (ج)- نوسان گشتاور – (د) – مقدار گشتاور مشخصه بر حسب زاويه هدايت در گشتاور بار 5 نيوتن – متر و زاويه روشن شدن 17 درجه …………………………………………………………………………………………………

شکل 5-7 – نمودار سرعت و گشتاور بر حسب زمان در سرعت 7288 دور بر دقيقه و گشتاور 5 نيوتن – متر …………………………………………………………………………………………………………….

شکل 6-1- توابع عضويت در متغير ورودي اول (سرعت مرجع) ……………………………………………….

شکل 6-2- توابع عضويت در متغير ورودي سوم (تغييرات خطاي سرعت) ………………………………

شکل 6-3 – بلوک دياگرام سيستم شبيه سازي شده ………………………………………………………………..

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 6-4 – (الف) تغييرات گشتاور بار (ب)- سرعت موتور و سرعت مرجع (ج)- جريان فاز (د)- زاويه روشن و خاموش شدن (ه) زاويه هدايت موتور ………………………………………….

شکل 6-5 – (الف) سرعت موتور (ب)- جريان فاز (ج) زاويه روشن شدن و خاموش شدن و زاويه هدايت در سرعت مرجع 8000 دور در دقيقه- مقدار اوليه گشتاور 2/0 نيوتن- متر است و پس از 12 ثانيه به 5 نيوتن- متر مي رسد ………………………………………………

شکل 6-6 – عملکرد موتور در سرعت 12000 دور بر دقيقه و گشتاور ثابت 2 نيوتن – متر …..

شکل 6-7- (الف)- موتور سوئيچ رلوکتانس سه فاز (ب)- منحني شار پيوندي بر حسب جريان استاتور در موقعيت هاي مختلف رتور …………………………………………………………………………

شکل 6-8- (الف) سرعت رتور – (ب) – جريان فاز …………………………………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 1-1- توان نامي مورد نياز موتور الکتريکي خودرو بر حسب نسبت ناحيه توان ثابت به سرعت پايه …………………………………………………………………………………………………………………..

جدول 2-1- پارامترهاي موتور انتخاب شده ………………………………………………………………………………

جدول 2-2- برخي از مقادير منحني B-H فولاد M19 ………………………………………………………….

جدول 4-1 – تلفات هسته در حالت جريان پيوسته …………………………………………………………………

جدول 4-2- تلفات هسته، مسي، چرخشي و راندمان در حالت جريان پيوسته و ناپيوسته …….

    جدول 4-3 – عملکرد موتور با در نظر گرفتن اندوکتانسهاي متقابل ………………………………………..

جدول 5-1- برخي از پارامترهاي هر فاز به ازاي دو زاويه روشن شدن مختلف 17 و 20 درجه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست علائم

 

SRM                                                          Switched Reluctance Motor

DCM                                                         Discontinuous Current Method

CCM                                                         Continuous Current Method

T-on                                                          Turn-on Angle

T-off                                                          Turn-off Angle

T-con                                                         Conduction Angle

BEMF                                                        Back Electromotive Force

ΔB                                                              Reversal Flux Density

B_m                                                              Maximum Flux Density

syf                                                              Stator Yoke Flux

spf                                                              Stator Pole Flux

ryf                                                              Rotor Yoke Flux

rpf                                                              Rotor Pole Flux