دانلود پروژه:تشخيص خطاي ناهم محوري در موتور سه فاز سنكرون با روش‌های نوین

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                               صفحه

فهرست علايم و نشانه‌ها ‌د

فهرست جدول‌ها ‌ه

فهرست شکل‌‌ها ‌و

فصل 1-    پیشگفتار. 1

1-1-    مقدمه….. 1

1-2-    هدف از اين تحقیق.. 1

1-3-    نوآوری تحقیق.. 1

1-4-    پژوهش‌های انجام‌گرفته درزمینه تشخیص خطا 2

1-5-    معرفی ساختار تحقیق.. 2

فصل 2-   معرفی موتور سنکرون و انواع خطا 4

2-1-    مقدمه….. 4

2-2-    مبانی موتور سنکرون.. 4

2-3-    موتورهای مغناطیس دائم.. 5

2-3-1-     موتور مغناطیس دائم سطحی.. 6

2-3-2-     موتور مغناطیس دائم داخلی.. 6

2-4-    بررسی انواع خطا در PMSM… 7

2-4-1-     خطای الکتریکی.. 7

2-4-1-1-  خطای سیم‌پیچی……. 7

2-4-1-2-  خطای خارجی (درایو) 8

2-4-2-     خطای مغناطیسی.. 9

2-4-3-     خطای مکانیکی.. 9

2-4-3-1-  خطای یاتاقان………… 9

2-4-3-2-  خطای ناهم‌محوری…… 9

فصل 3-   روش اجزای محدود. 11

3-1-    مقدمه…… 11

3-2-    حل مسائل الکتریسیته ساکن به روش اجزای محدود. 11

3-2-1-     قانون کولن. 11

3-2-2-     قانون گاوس و چگالی بار 12

3-2-3-     اجزاء محدود  12

3-2-4-     روابط مختصات مثلث‌ها 13

3-2-5-     قانون گاوس برای اجزاء محدود در رئوس مثلث… 15

3-2-6-      روند حل و شرایط مرزی.. 19

3-3-    حل مسائل مغناطیس ساکن به کمک اجزاء محدود. 20

3-4-    حل مسائل الکترومغناطیس به کمک اجزاء محدود. 20

3-5-    روش تفاضل محدود و مش‌های منظم.. 21

فصل 4-    پردازش سیگنال.. 22

4-1-    مقدمه….. 22

4-2-    نرم‌افزار Maxwell 22

4-3-    پردازش سیگنال.. 22

4-3-1-     تعریف سیگنال.. 22

4-3-1-1-  نویز…………………………………. 23

4-3-2-     تاریخچه……….. 23

4-3-3-     پردازش سیگنال دیجیتال.. 24

4-3-3-1-  مراحل کلی پردازش سیگنال دیجیتال.. 24

4-3-3-2-  نمونه‌برداری………….. 24

4-3-3-3-  تئوری نمونه‌برداری نایکوئیست… 26

4-3-4-     تبدیلات…….. 26

4-3-4-1-  تبدیل فوریه………….. 27

4-3-4-2-  تبدیل فوریه سریع… 29

4-3-5-     روش تخمین هارمونیک‌ها 31

4-3-5-1-  روش کلی تخمین هارمونیک‌ها 32

4-3-5-2-  الگوریتم جهش قورباغه. 33

4-3-5-3-  الگوریتم جهش قورباغه بهبود یافته. 34

4-4-    تحلیل موجک…. 35

4-4-1-     تبدیل موجک پیوسته. 36

4-4-2-     تبدیل موجک گسسته. 36

4-4-2-1-  فیلتر کردن تک مرحله ای‌- تقریبات  و  جزئیات.. 37

4-4-3-     معرفی توابع موجک… 38

4-4-3-1-  موجک هار…………….. 38

4-4-3-2-  موجک دابیشز……….. 38

4-5-    پردازش سیگنال در MATLAB.. 39

فصل 5-   مدل‌سازی و نتایج.. 40

5-1-    مقدمه….. 40

5-2-    مدل کردن موتور سنکرون مغناطیس دائم.. 40

5-2-1-     مدل اجزاء محدود موتور سنکرون مغناطیس دائم.. 40

5-2-2-     مدل‌سازی PMSM در حالت سالم و خطا 41

5-3-    تشخیص خطا به کمک میدان‌های مغناطیسی.. 42

5-4-    مقایسه نتایج حالت سالم و معیوب PMSM… 43

5-4-1-     بررسی نتایج I-PMSM… 44

5-4-1-1-  گشتاور I-PMSM…………… 44

5-4-1-2-  جریان استاتور در I-PMSM… 48

5-4-1-3-  تشخیص خطا به‌کمک تبدیل موجک جریان در I-PMSM… 51

5-4-1-4-  میدان مغناطیسی در I-PMSM… 52

5-4-1-5-  میدان مغناطیسی سنسور اثر هال در I-PMSM… 54

5-4-1-6-   تشخیص خطا با بررسی میدان مغناطیسی به‌کمک تبدیل موجک در I-PMSM… 57

5-4-2-     بررسی نتایج SI-PMSM… 58

5-4-2-1-  گشتاور SI-PMSM.. .58

5-4-2-2-  جریان استاتور در SI-PMSM… 61

5-4-2-3-  تشخیص خطا به‌کمک تبدیل موجک جریان در SI-PMSM… 62

5-4-2-4-  میدان مغناطیسی در SI-PMSM… 63

5-4-2-5-  میدان مغناطیسی سنسور اثر هال در SI-PMSM… 64

5-4-2-6-   تشخیص خطا با بررسی میدان مغناطیسی به‌کمک تبدیل موجک در SI-PMSM… 68

5-4-3-     بررسی نتایج SM-PMSM… 68

5-4-3-1-  گشتاور SM-PMSM   68

5-4-3-2-  جریان استاتور در SM-PMSM… 71

5-4-3-3-  میدان مغناطیسی در SM-PMSM… 71

5-4-3-4-  میدان مغناطیسی سنسور اثر هال در SM-PMSM… 73

فصل 6-   نتیجه‌گیری و پیشنهادات… 75

6-1-    نتیجه‌گیری.. 75

6-1-1-      مقایسه کلی سیگنال‌های بررسی شده 75

6-1-1-1-   گشتاور…………………… 75

6-1-1-2-   جریان……………………. 75

6-1-1-3-   میدان مغناطیسی…… 75

6-2-    پیشنهادات… 76

ضميمه ‌أ – راهنمای نرم‌افزار Maxwell 77

فهرست مراجع   83

واژه نامه فارسي به انگليسي.. 85

واژه نامه انگليسي به فارسي.. 87

فهرست علايم و نشانه‌ها

عنوان                                                                                                               علامت اختصاري

اندوکتانس خودی

اندوکتانس متقابل

فرکانس تغذیه

تعداد قطب‌های استاتور

میدان مغناطیسی

میدان الکتریکی

سرعت سنکرون                                                                                                N_e

بار الکتریکی                                                                                                      q

فاصله بین دو بار الکتریکی                                                                                       r

چگالی بار                                                                                                                                   ρ

ضرایب تزویج                                                                                                                            W_i

ضریب دی‌الکتریک                                                                                                                      ɛ_r

خطای استاتیک                                                                                                SE

خطای دینامیک                                                                                               DE

خطای مختلط                                                                                                ME

مولفه میدان در جهت Z                                                                                                             E_z

زاویه خارجی مثلث                                                                                              ψ

زاویه خارجی مثلث                                                                                              φ

مساحت مثلث i                                                                                                  a_i

ولتاژ جسم در یک نقطه دلخواه                                                                               V₀

ضریب تزویج                                                                                                    W

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

جدول ‏5‑1 مشخصات کلی PMSM شبیه‌سازی‌شده 41

جدول ‏5‑2 فرکانس‌های تحریک‌شده گشتاور IPMSM در اثر خطا 46

جدول ‏5‑3 مقایسه مؤلفه‌های هارمونیکی در حالات مختلف PMSM… 47

جدول ‏5‑4 مقایسه مؤلفه‌های هارمونیکی در حالات مختلف PMSM… 51

جدول ‏5‑5 مقایسه حداکثراندازه جزئیات سطح اول db5 تبدیل موجک…. 52

جدول ‏5‑6 مهم‌ترین فرکانس‌های تحریک‌شده در گشتاور SI-PMSM… 61

جدول ‏5‑7 مقایسه مؤلفه‌های هارمونیکی در حالات مختلف PMSM… 61

جدول ‏6‑1 مقایسه مؤلفه‌ اصلی گشتاور در حالات مختلف PMSM… 75

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                                                                                                               صفحه

شکل ‏2‑1: ماشین سنکرون دوقطبی سه فاز (نوع قطب برجسته) [10] 5

شکل ‏2‑2 نحوه قرار گرفتن مواد مغناطیسی الف) SM-PMSM ب) SI-PMSM[11] 6

شکل ‏2‑3 نحوه قرار گرفتن مواد مغناطیسی در الف) I-PMSM ب) VI-PMSMج) RI-PMSM[11] 7

شکل ‏2‑4 انواع خطاهای PMSM [12] 8

شکل ‏2‑5 خطای ناهم‌محوری الف) سالم ب) ناهم‌محور [12] 10

شکل ‏3‑1 مختصات مثلث. 1- محاسبه مساحت مثلث. 2- تقسیم از رأس 3-تقسیم از وسط اضلاع [24] 14

شکل ‏3‑2 معرفی زوایای بین اضلاع مثلث و محورهای مختصات [24] 15

شکل ‏3‑3 قانون گاوس در یک مثلث 1- مش‌بندی با چندین جزء 2-یک مثلث با مقادیر مشخص [24] 16

شکل ‏3‑4 بررسی شرایط مرزی در روش اجزاء محدود [24] 19

شکل ‏4‑1 بلوک دیاگرام کلی یک پردازنده سیگنال دیجیتال [25] 24

شکل ‏4‑2 مدار نمونه‌برداری [25] 25

شکل ‏4‑3 نحوه ایجاد سیگنال PAM به کمک سیگنال آنالوگ و پالس [25] 25

شکل ‏4‑4 (a) سیگنال PAM (b) سیگنال کوانتیده (c) پالس [25] 26

شکل ‏4‑5 یک سیگنال در حوزه زمان و فرکانس [25] 27

شکل ‏4‑6 تفاوت بین DFT و DTFT [25] 28

شکل ‏4‑7 صفحه مختصات قطبی برای عبارت  [25] 29

شکل ‏4‑8 مقایسه موجک با موج سینوسی [31] 35

شکل ‏4‑9 فیلتر کردن سیگنال در ابتدایی ترین سطح [31] 37

شکل ‏4‑10 به کار گیری ایده  downsampling[31] 38

شکل ‏4‑11: موجک هار[31]. 38

شکل ‏4‑12: 9 عضو خانواده تابع موجک دابیشز[40]. 39

شکل ‏5‑1 مدل سه‌بعدی PMSM… 40

شکل ‏5‑2 مدل‌های دوبعدی موتور از راست به چپ: SIPM، IPM، SMPM… 41

شکل ‏5‑3 ولتاژ ورودی.. 42

شکل ‏5‑4 نحوه توزیع میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت بدون خطا 42

شکل ‏5‑5 نحوه توزیع میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت خطای ناهم‌محوری.. 42

شکل ‏5‑6 نحوه تقسیم‌بندی ناحیه‌های موتور برای بررسی میدان مغناطیسی.. 43

شکل ‏5‑7 گشتاور I-PMSM در حالت سالم.. 44

شکل ‏5‑8 طیف هارمونیک در گشتاور موتور سالم I-PMSM… 44

شکل ‏5‑9 گشتاور I-PMSM در حالت خطای SE.. 45

شکل ‏5‑10 طیف هارمونیک در گشتاور I-PMSM با خطای SE.. 45

شکل ‏5‑11 گشتاور I-PMSM در حالت خطای DE.. 46

شکل ‏5‑12 طیف هارمونیک در گشتاور I-PMSM با خطای DE.. 46

شکل ‏5‑13 مقایسه PSD گشتاور در سه حالت سالم، خطای DE و خطای SE.. 47

شکل ‏5‑14 فرکانس‌های تحریک‌شده گشتاور IPMSM در اثر خطا 47

شکل ‏5‑15 جریان سه فاز PMSM در حالت سالم.. 48

شکل ‏5‑16 طیف فرکانسی جریان PMSM در حالت سالم.. 48

شکل ‏5‑17 جریان سه فاز در حالت خطای SE.. 49

شکل ‏5‑18 طیف فرکانسی جریان PMSM در حالت خطای SE.. 49

شکل ‏5‑19 جریان سه فاز در حالت خطای DE.. 50

شکل ‏5‑20 طیف فرکانسی جریان PMSM در حالت خطای DE.. 50

شکل ‏5‑21 مقایسه PSD جریان در سه حالت سالم، خطای SE و خطای DE.. 50

شکل ‏5‑22 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی جریان استاتور در  خطای SE.. 51

شکل ‏5‑23 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی جریان استاتور در  خطای DE.. 51

شکل ‏5‑24 برشی از سطح PMSM برای مقایسه با میدان مغناطیسی متناظر با آن.. 52

شکل ‏5‑25 نحوه توزیع میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت سالم.. 52

شکل ‏5‑26 نحوه توزیع میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت خطای SE.. 53

شکل ‏5‑27 نحوه توزیع میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت خطای DE.. 53

شکل ‏5‑28 تغییرات میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت سالم به کمک سنسور اثر هال.. 54

شکل ‏5‑29 تغییرات میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت خطای SE به کمک سنسور اثر هال.. 54

شکل ‏5‑30 تغییرات میدان مغناطیسی I-PMSM در حالت خطای DE به کمک سنسور اثر هال.. 55

شکل ‏5‑31 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی در سه حالت سالم، خطای SE و خطای DE.. 56

شکل ‏5‑32 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی، حالت خطای SE در سنسور B0 و B4. 56

شکل ‏5‑33 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی، حالت خطای DE در سنسور B0 و B4. 56

شکل ‏5‑34 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی میدان مغناطیسی در  خطای SE.. 57

شکل ‏5‑35 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی میدان مغناطیسی در  خطای DE.. 57

شکل ‏5‑36 گشتاور SI-PMSM در حالت سالم.. 58

 شکل ‏5‑37 طیف هارمونیک در گشتاور موتور سالم SI-PMSM… 58

شکل ‏5‑38 گشتاور SI-PMSM در حالت خطای SE.. 59

شکل ‏5‑39 طیف هارمونیک در گشتاور موتور SI-PMSM حالت خطای SE.. 59

شکل ‏5‑40 گشتاور SI-PMSM در حالت خطای DE.. 60

شکل ‏5‑41 طیف هارمونیک در گشتاور موتور SI-PMSM حالت خطای DE.. 60

شکل ‏5‑42 مقایسه PSD گشتاور در سه حالت سالم، خطای DE و خطای SE.. 60

شکل ‏5‑43 جریان SI-PMSM در حالت سالم.. 61

شکل ‏5‑44 طیف هارمونیک در جریان موتور SI-PMSM حالت سالم.. 62

شکل ‏5‑45 مقایسه PSD گشتاور در سه حالت سالم، خطای DE و خطای SE.. 62

شکل ‏5‑46 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی جریان استاتور در  خطای SE.. 63

شکل ‏5‑47 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی جریان استاتور در  خطای DE.. 63

شکل ‏5‑48 میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت سالم.. 63

شکل ‏5‑49 میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت خطای SE.. 64

شکل ‏5‑50 میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت خطای DE.. 64

شکل ‏5‑51 تغییرات میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت سالم به کمک سنسور اثر هال.. 65

شکل ‏5‑52 تغییرات میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت خطای SE به کمک سنسور اثر هال.. 65

شکل ‏5‑53 تغییرات میدان مغناطیسی SI-PMSM در حالت خطای DE به کمک سنسور اثر هال.. 66

شکل ‏5‑54 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی در سه حالت سالم، خطای SE و خطای DE.. 66

شکل ‏5‑55 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی، حالت خطای SE در سنسور B0 و B4. 67

شکل ‏5‑56 مقایسه PSD میدان‌های مغناطیسی، حالت خطای DE در سنسور B0 و B4. 67

شکل ‏5‑57 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی میدان مغناطیسی در  خطای SE.. 68

شکل ‏5‑58 جزییات سطح اول موجک مادر db5 تبدیل موجک بر روی میدان مغناطیسی در  خطای DE.. 68

شکل ‏5‑59 گشتاور SM-PMSM در حالت سالم.. 69

شکل ‏5‑60 طیف هارمونیک در گشتاور موتور SM-PMSM حالت سالم.. 69

شکل ‏5‑61 گشتاور SM-PMSM در حالت خطای SE.. 70

شکل ‏5‑62 طیف هارمونیک در گشتاور موتور SM-PMSM حالت خطای SE.. 70

شکل ‏5‑63 گشتاور SM-PMSM در حالت خطای DE.. 70

شکل ‏5‑64 طیف هارمونیک در گشتاور موتور SM-PMSM حالت خطای DE.. 71

شکل ‏5‑65 مقایسه PSD گشتاور در سه حالت سالم، خطای DE و خطای SE.. 71

شکل ‏5‑66 نحوه توزیع میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت سالم.. 72

شکل ‏5‑67 نحوه توزیع میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت خطای SE.. 72

شکل ‏5‑68 نحوه توزیع میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت خطای DE.. 73

شکل ‏5‑69 تغییرات میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت سالم به کمک سنسور اثر هال.. 73

شکل ‏5‑70 تغییرات میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت خطای DE به کمک سنسور اثر هال.. 74

شکل ‏5‑71 تغییرات میدان مغناطیسی SM-PMSM در حالت خطای DE به کمک سنسور اثر هال.. 74