%34تخفیف

دانلود پروژه:تشخیص عیب سنسور جریان در موتورهای القایی با استفاده از مشاهده¬گر با در نظر گرفتن شرایط عدم قطعیت پارامترهای موتور

تعداد 120 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه جهت دریافت کارشناسی ارشد رشته برق گرایش قدرت M.SC

 

عنوان

تشخیص عیب سنسور جریان در موتورهای القایی با استفاده از مشاهده­گر با در نظر گرفتن شرایط عدم قطعیت پارامترهای موتور

چکیده

سنسور جریان یکی از تجهیزات اصلی بکار گرفته شده در سیستم کنترل موتورهای القایی است. از آنجا که اندازه­گیری درست متغییرهایی که وضعیت و عملکرد موتور را منعکس می­کنند، می­تواند مستقیما عملکرد موتور را تحت تاثیر قرار دهد، بنابراین عیب­یابی از سنسور جریان لازم و ضروری می­باشد. در این پایان­نامه یک روش عیب­یابی بر مبنای روئیتگر ارائه گردیده است، که طراحی آن بر اساس مدل ریاضی موتور القایی و اساس کارش، بر اساس مانده تولید شده حاصل از وقوع عیب سنسور می­باشد. در طراحی روئیتگر جزء غیر خطی شرایط Lipschitz را محدود نمی­کند. ضمنا حساسیت بالای روئیتگر بکار گرفته شده نسبت به اختلاف بین خطا و عیب سنسور هم نشان داده شده است. درستی و اثر گذاری روش ارائه شده توسط نتایج حاصل از شبیه سازی بیان گردیده است که راهی روشن را در مهندسی ماشین استوار می­سازد.

کلید واژه‌ها:   موتورهای القایی،  سنسور جریان،  عیب­یابی، روئیتگر، مانده

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                      صفحه

فهرست شکل‌‌ها ‌ي

فهرست جدول‌ها ‌ن

فصل 1-    مقدمه ای بر کلیات تحقیق.. 2

1-1-    بیان مختصری از موتورهای القایی.. 2

1-2-    سنسورهای جریان. 3

1-3-    سیستم کنترل دور موتورهای القایی.. 3

1-4-    روئیتگر و سیستم تشخیص عیب…. 3

1-5-    تعریف عیب…. 4

1-6-    بیان مساله. 4

1-7-    اهمیت و ضرورت انجام تحقيق.. 5

1-8-    اهداف مشخص تحقيق.. 6

1-8-1-     اهداف علمی   6

1-8-2-     هدف کاربردی.. 6

1-8-3-     اهداف ویژه 6

1-9-    فرضيه‏هاي تحقیق.. 7

1-10-  مرور ادبیات و سوابق مربوطه. 7

1-11-  ساختار پایان نامه. 8

فصل 2-    مدلسازی موتور القایی.. 10

2-1-    مدلسازی و انواع روشهای مدلسازی موتور القایی.. 10

فصل 3-    کنترل دور موتور القایی به روش DTC.. 18

3-1-    کنترل سرعت در موتورهای القائی سه فاز. 19

3-2-    روش مدلاسیون فضای برداری SVM… 21

3-2-1-     تئوری و اساس کار. 21

3-3-    روش کنترل مستقیم گشتاور. 28

3-3-1-     تاریخچه روش DTC.. 28

3-3-2-     ویژگیهای اصلی روش کنترل مستقیم گشتاور. 29

3-3-3-     مزایای روش کنترل مستقیم گشتاور. 29

3-3-4-     معایب روش کنترل مستقیم گشتاور. 29

3-3-5-     کنترل مستقیم گشتاور و شار. 30

3-3-5-1-  تئوری کار و محاسبات شار در روش DTC.. 30

3-3-5-2-  کنترل گشتاور با استفاده از کنترل شار. 31

فصل 4-    طراحی سیستم تشخیص عیب… 37

4-1-    انواع روشهای تشخیص عیب…. 37

4-2-    انواع عیب ها 38

4-2-1-     عیب هایی که بصورت پله ای اتفاق می افتند. 38

4-2-2-     عیب هایی که به صورت تناوبی هستند. 39

4-2-3-     عیب هایی که به صورت شیبی  رخ میدهند. 39

4-3-    طراحی روئیتگر و انتخاب پارامترهای آن. 40

4-3-1-     تعریف روئیتگر. 40

4-3-2-     انواع روئیتگر  41

4-3-3-     نحوه ساخت و طراحی روئیتگر. 42

4-3-4-     انتخاب پارامترهای روئیتگر. 45

4-4-    سیستم تحمل پذیر عیب…. 47

فصل 5-    نتایج شبیه سازی، نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات… 49

5-1-    شبیه سازی سیستم حلقه باز. 50

5-1-1-     شبیه سازی موتور القایی.. 50

5-1-2-     شبیه سازی روئیتگر حالت… 53

5-1-3-     شبیه سازی سیستم تشخیص عیب… 54

5-1-4-     تحلیل مقاوم پذیر بودن سیستم تشخیص عیب… 55

5-1-4-1-  تحلیل پایداری سیستم تشخیص عیب… 55

5-1-4-2-  فیلتر کردن اثر حالتهای گذرا بر عملکرد سیستم تشخیص عیب سنسور جریان. 56

5-1-4-3-  پایداری سیستم تشخیص عیب در برابر عدم قطعیت پارامترهای موتور. 58

5-1-4-4-  اثر افزایش و کاهش پارامتر های موتور. 58

5-1-5-     نتایج حاصل از شبیه سازی اعمال انواع عیب ها به سیستم تشخیص عیب… 63

5-1-5-1-  عیب پله ای                  63

5-1-5-2-  عیب از نوع شیب           65

5-1-5-3-  اگر عیب اتفاق افتاده در سیستم بصورت تکراری و متناوب باشد. 66

5-1-6-     اثر جایابی قطب و همگرایی سریع مانده در خروجی سیستم تشخیص عیب… 67

5-1-7-     نتایج حاصل از رفتار و عملکرد سیستم تشخیص عیب نسبت به تغییر اختلالات بارگذاری و عوامل مزاحم و اثرگذار در حضور عیب سنسور. 69

5-1-7-1-  اگر مقدار اختلالات بارگذاری TL و اغتشاشات مزاحم Dt صفر باشند. 69

5-1-7-2-  اگر مقدار اختلالات بارگذاری TL=100N و اغتشاشات مزاحم Dt=0 N باشند. 70

5-1-7-3-  اگر مقدار اختلالات بارگذاری  TL=100N و اغتشاشات مزاحم Dt=5 N صفر باشند. 70

5-1-7-4-  اعمال  TL=100N بصورت لحظه ای بدون حضور اغتشاش… 71

5-1-7-5-  اعمال لحظه ای اختلالات بارگذاری و اغتشاش بصورت همزمان با یک مقدار واحد در حضور عیب سنسور                            72

5-2-    بخش دوم (سیستم حلقه بسته) 73

5-2-1-     شبیه سازی کنترل دور موتور القایی و نتایج حاصله از آن. 74

5-2-2-     شبیه سازی موتور القایی همراه با حضور سیستم تشخیص عیب و کنترل کننده دور. 77

5-2-2-1-  خروجی سیستم تشخیص عیب در حضور کنترل کننده دور موتور بدون حضور عیب سنسور. 78

5-2-3-     نتایج حاصل از اعمال انواع عیب ( پله ، شیب و تناوبی) به سیستم تشخیص عیب در حضور کنترل دور                     79

5-2-3-1-  اعمال عیب بصورت پله. 80

5-2-3-2-  اعمال عیب بصورت شیب… 80

5-2-3-3-  اعمال عیب بصورت تناوبی.. 81

5-2-4-     اثر افزایش و کاهش دامنه و زمان ماندگاری وقوع عیب در سنسور جریان فاز A ، بر عملکرد سیستم حلقه بسته  82

5-2-4-1-  اگر یک عیب با زمان ماندگاری و دامنه زیاد بصورت زیر به فازA   سنسور جریان در سیستم حلقه بسته اعمال شود               82

5-2-4-2-  کاهش زمان ماندگاری عیب حالت 5-2-4-1 و عملکرد سیستم تشخیص عیب در پاسخ به آن. 83

5-2-4-3-  اثر کاهش زمان و ماندگاری وقوع عیب در سنسور جریان فاز  A.. 84

5-2-4-4-  اثر اعمال عیب متناوب به سنسور جریان فاز A و عملکرد سیستم حلقه بسته نسبت به آن. 85

5-2-4-5-  اثر افزایش دامنه عیب تناوبی در سنسور جریان فاز A و پاسخ عملکرد سیستم حلقه بسته نسبت به آن                                                                                                                  85

5-2-5-     اعمال عیب در لحظه عبور جریان از نقطه صفر. 86

5-2-5-1-  اعمال عیب به سنسور جریان فاز A در لحظه عبور جریان از نقطه صفر. 86

5-2-5-2-  افزایش دامنه عیب اعمالی به سنسور جریان فاز A در لحظه عبور جریان از نقطه صفر. 87

5-2-6-     اعمال عیب با دامنه ثابت به سه فاز سنسور جریان بصورت یکی پس از دیگری.. 88

5-2-7-     عملکرد سیستم حلقه بسته تحت شرایط روتور قفل در حضور یا عدم حضور عیب سنسور جریان                              89

5-2-7-1-  حالت روتور قفل در غیاب عیب سنسور جریان. 89

5-2-7-2-  حالت روتور قفل در حضور عیب سنسور جریان فاز A و عملکرد سیستم تشخیص عیب تحت این شرایط                              90

5-2-8-     عملکرد سیستم حلقه بسته نسبت به تغییر اختلالات بارگذاری و اغتشاشات، در صورت وقوع یا عدم وقوع عیب سنسور جریان  91

5-2-8-1-  در صورت عدم عیب سنسور جریان و عدم اختلالات بارگذاری و اغتشاشات… 91

5-2-8-2-  عملکرد سیستم حلقه بسته در نبود عیب سنسور جریان و اعمال اختلالات بارگذاری و اغتشاشات… 92

5-2-8-3-  عملکرد سیستم حلقه بسته با اعمال اختلالات بارگذاری و اغتشاشات با حضور عیب سنسور جریان فاز A                                                                                               93

5-2-8-4-  اعمال لحظه ای اختلالات بارگذاری و اغتشاش در حضور عیب سنسور جریان فازA.. 94

5-2-9-     اعمال خطای گین (نسبت تبدیل) به سنسور جریان فاز A و عملکرد سیستم تشخیص عیب نسبت به آن                                                                                          95

5-2-9-1-  اعمال خطای گین به مقدار …… 96

5-2-9-2-  اعمال خطای گین به مقدار …….. 96

5-3-    عملکرد سیستم ناظر بر سیستم تشخیص عیب با جایگزینی سنسور سالم به جای سنسور معیوب                                                                                                97

5-3-1-     اعمال یک عیب لحظه ای به سنسور جریان فاز A و رفع عیب و جایگزینی سنسور رزرو. 98

5-3-2-     عملکرد سیستم FTC نسبت به اعمال انواع عیب ها با دامنه های مختلف و زمان یکسان، به سه فاز سنسور جریان  99

5-3-3-     اعمال عیب به سنسور سالم بعد از جایگزین شدن سنسور معیوب… 101

5-4-    نتیجه گیری.. 102

5-5-    پیشنهادات   104

ضمیمه                     105

فهرست مراجع   106

فهرست شکل‌‌ها

عنوان                                                                                                       صفحه

شکل ‏1‑1 نمونه یک نوع موتور القایی.. 3

شکل ‏2‑1: مدار معادل  qdموتور القایی در مرجع ساکن.. 12

شکل ‏3‑1: کنترل دور یک موتور القایی.. 19

شکل ‏3‑2 : تقسیم بندی انواع روشهای کنترل دور موتورهای القایی.. 20

شکل ‏3‑3: اینورتر سه فاز. 21

شکل ‏3‑4: یک اینورتر سه فاز در فضای qd. 22

شکل ‏3‑5: نمايش شش بردار غير صفر و دو بردار صفر وضعيت متناظر كليدها با هر هشت بردار در مختصات  q  24

شکل ‏3‑6: نمایش بردار با فرکانس زاویه ای W… 25

شکل ‏3‑7: مسیر هدایت شار. 31

شکل ‏3‑8: بلوک کلید زنی بر اساس خطای گشتاور و شار. 32

شکل ‏3‑9: تاثیر انتخاب بردار مناسب برای اصلاح خطای شار. 34

شکل ‏3‑10 تغییرات گشتاور در سرعت های مختلف…. 35

شکل ‏4‑1: انواع روشهای تشخیص عیب…. 37

شکل ‏4‑2: عیب پله. 38

شکل ‏4‑3: عیب تناوبی.. 39

شکل ‏4‑4: شیب عیب…. 40

شکل ‏4‑5: نمای روئیتگر حالت…. 41

شکل ‏4‑6: سیستم تشخیص عیب مبتنی بر روئیتگر حالت…. 42

شکل ‏4‑7: نمایی کلی سیستم تشخیص عیب مجهز به FTC.. 48

شکل ‏5‑1: بلوک دیاگرام موتور القایی سه فاز. 51

شکل ‏5‑2: زیر سیستم موتور القایی.. 51

شکل ‏5‑3: خروجیهای موتور القایی (آمپر-دور بر حسب ثانیه) 52

شکل ‏5‑4: جریان محورهای qd و سرعت خروجی موتور بر حسب ثانیه. 52

شکل ‏5‑5: جریان محورهای  qd. 52

شکل ‏5‑6: زیر سیستم روئیتگر حالت…. 53

شکل ‏5‑7: بلوک موتور القایی به همراه روئیتگر حالت…. 53

شکل ‏5‑8: بلوک سیستم تشخیص عیب…. 54

شکل ‏5‑9: خروجی سیستم تشخیص عیب بدون عیب سنسور. 55

شکل ‏5‑10: نمایش مقادیر ویژه ماتریس  A.. 56

شکل ‏5‑11: خروجی سیستم تشخیص عیب در حضور عیب سنسور بدون فیلتر. 57

شکل ‏5‑12: خروجی سیستم تشخیص عیب در حضور عیب سنسور با اثر فیلتر. 57

شکل ‏5‑13: کاهش مقاومت استاتور به ازای RS=0.335𝛀.. 58

شکل ‏5‑14: افزایش مقاومت استاتور به ازای RS=0.335𝛀.. 59

شکل ‏5‑15: کاهش اندوکتانس استاتور به ازایLS=71 mh. 59

شکل ‏5‑16: افزایش اندوکتانس استاتور به ازای LS=71.62 mh. 59

شکل ‏5‑17: کاهش مقاومت روتور به ازای Rr=0.716 𝛀.. 60

شکل ‏5‑18: افزایش مقاومت روتور به ازای Rr=0.916 𝛀.. 60

شکل ‏5‑19: کاهش اندوکتانس روتور به ازایLr=71 mh. 60

شکل ‏5‑20: افزایش اندوکتانس استاتور به ازایLr=71.62 mh. 61

شکل ‏5‑21: کاهش اندوکتانس مغناطیسی به ازایLm=69 mh. 61

شکل ‏5‑22: افزایش اندوکتانس مغناطیسی به ازای Lm=69.62 mh. 61

شکل ‏5‑23: به ازای افزایش مقدار کلیه پارامترها 62

شکل ‏5‑24: به ازای کاهش مقدار کلیه پارامترها 62

شکل ‏5‑25: به ازای افزایش لختی موتورJ=5. 62

شکل ‏5‑26:  به ازای افزایش تعداد جفت قطب هاP=8. 63

شکل ‏5‑27: به ازای کاهش تعداد جفت قطب ها p=1. 63

شکل ‏5‑28: عیب پله. 64

شکل ‏5‑29: عیب از نوع شیب. 65

شکل ‏5‑30: عیب تناوبی.. 67

شکل ‏5‑31: مانده خروجی به ازاء تنظیم قطب ها روی مکانهای[0   0  -30  -30  0] 68

شکل ‏5‑32: مانده خروجی به ازاء تنظیم قطب ها روی مکانهای  [-200 -200 -500 -500 -200] 68

شکل ‏5‑33: خروجی سیستم تشخیص عیب درحالتی که, Dt=0 N  TL=100 N است…. 69

شکل ‏5‑34: خروجی سیستم تشخیص عیب در حالتی که  TL=100 N ، Dt=0 N است…. 70

شکل ‏5‑35: خروجی سیستم تشخیص عیب درحالتی که  TL=100N، Dt=5N است…. 71

شکل ‏5‑36: اعمال گشتاور لحظه ای.. 72

شکل ‏5‑37: اعمال لحظه ای اغتشاش و اختلالات بارگذاری با مقدار واحد در حضور عیب سنسور. 73

شکل ‏5‑38: بلوک کلی سیستم هیبریدی حلقه بسته را نشان میدهد. 74

شکل ‏5‑39: بزرگنمایی ولتاژهای خروجی اینورترکه به شکل پالس هستند. 75

شکل ‏5‑40: خروجی اینورتر سه فاز. 76

شکل ‏5‑41: شکل موجهای خروجی موتور درحضور کنترل کننده دور. 76

شکل ‏5‑42: ریپل گشتاور و جریان خروجی موتور ناشی از حضور کنترل دور. 77

شکل ‏5‑43: نمای کلی سیستم تشخیص عیب با حضور کنترل کننده دور. 78

شکل ‏5‑44: خروجی سیستم تشخیص عیب در غیاب عیب سنسور را نشان میدهد. 79

شکل ‏5‑45: اعمال عیب بصورت پله ای.. 80

شکل ‏5‑46: عیب از نوع شیب…. 81

شکل ‏5‑47: اثرات نمونه عیب تناوبی اعمال شده را نشان میدهد. 82

شکل ‏5‑48: فروپاشی سیستم در پاسخ به عیب با زمان و دامنه بالا. 83

شکل ‏5‑49: اثر کاهش زمان ماندگاری وقوع عیب…. 84

شکل ‏5‑50: اثرکاهش زمان و ماندگاری وقوع عیب…. 84

شکل ‏5‑51: اثر عیب تناوبی با دامنه و زمان ماندگاری کم. 85

شکل ‏5‑52: شکل موج حاصل از افزایش دامنه عیب متناوب… 86

شکل ‏5‑53: وقوع عیب سنسور جریان در لحظه عبور جریان از نقطه صفر. 87

شکل ‏5‑54:  اثر افزایش دامنه عیب سنسور جریان در لحظه عبور جریان از نقطه صفر. 88

شکل ‏5‑55: نمایش اثر وقوع عیب سه فاز در سنسور جریان بصورت پیوسته را نشان میدهد. 89

شکل ‏5‑56: وقوع روتور قفل در سیستم حلقه بسته را نشان میدهد. 90

شکل ‏5‑57: عملکرد سیستم تشخیص عیب در حضور عیب سنسور و وقوع روتور قفل.. 91

شکل ‏5‑58: عملکرد سیستم حلقه بسته در نبود عیب سنسور جریان و اختلالات بارگذاری و اغتشاشات… 92

شکل ‏5‑59: عملکرد سیستم حلقه بسته با اعمال اختلالات بارگذاری و اغتشاشات در نبود عیب سنسور جریان  93

شکل ‏5‑60: اعمال عیب به سنسور جریان فاز A در حضور تغییرات شدید اختلالات بارگذاری و اغتشاشات   94

شکل ‏5‑61: وقوع عیب سنسور جریان همراه با تغییرات شدید و لحظه ای اختلالات بارگذاری و اغتشاشات   95

شکل ‏5‑62: خطای نسبت تبدیل سنسور جریان فاز A به ازای نسبت تبدیل ….. 96

شکل ‏5‑63: خطای نسبت تبدیل سنسور جریان فاز A به ازای نسبت تبدیل …….. 97

شکل ‏5‑64: نمای کلی بلوک FTC را نشان میدهد. 98

شکل ‏5‑65: فروپاشی سیستم حلقه بسته در اثر معیوب بودن سنسور فاز A.. 99

شکل ‏5‑66: عملکرد سیستم FTC در جایگزینی سنسور رزرو. 99

شکل ‏5‑67: عملکرد سیستم حلقه بسته در حضور عیب سه فاز سنسور در غیاب FTC.. 100

شکل ‏5‑68: عملکرد FTC در حضور عیب سه فاز سنسورهای جریان. 101

شکل ‏5‑69: وقوع عیب در سنسور جایگزین شده و عملکرد سیستم در پاسخ به آن را نشان میدهد. 102

                                              فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                       صفحه

جدول ‏3‑1 : نمایش بردارهای ولتاژ اینورتر. 24

جدول ‏3‑2: منطق حاکم بر پنجره هیسترزیس شار. 33

جدول ‏3‑3: منطق حاکم بر پنجره  هیسترزیس گشتاور. 33

جدول ‏3‑4: انتخاب سوئیچهای قدرت با توجه به خطای شار و گشتاور. 34

جدول ‏3‑5: کلید زنی اینورتر در حالتهای مختلف پاسخ به سرعت گشتاور. 35

جدول ‏5‑1: پارامترهای موتور. 50

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo