یک پیش تحریک پیشرفته DC با کنترل شار موثر پیوندی برای سیستم درایو موتور القایی توان بالا

چكيده

مقدمه

اصول پيش تحريك DC و ناسازگاريهایش

شكل 1: شماتيك برداري در لحظه استارت موتور ؛ a: قبل از استارت ، b: در لحظه استارت ، Is1 و Is2 مساوي مشاهده مي شوند.

پيش تحريك پيشرفته (توسعه يافته) DC 

شکل 2: دیاگرام مدار معادل برای موتور القایی (IM)

شکل 3: دیاگرام روش پیشنهادی

شبيه سازي و نتايج تجربي

شکل 4: فلوچارت روش پیشنهادی

شکل 5:‌ مقایسه پروسه های راه اندازی (شبیه سازی ها) ؛ a: روش پیش تحریک مرسوم b: روش پیشنهادی

شکل 6: شار پیوندی استاتور در سه روش راه اندازی ؛ a:‌با فقط روش کنترل شار پیوندی؛ b: با فقط پیش تحریک DC ؛c:‌با هر دو روش a و b

جدول 1: پارامترهای کلیدی و مهم برای سیستم ASD

شکل 7: مقایسه جریان راکتیو در پروسه راه اندازی (آزمایشات) ؛ a: روش پیش تحریک مرسوم ؛ b:‌روش پیشنهادی

شکل8: مقایسه تجربی (عملی) چهار روش راه اندازی ؛ a: راه اندازی مستقیم b: راه اندازی با پیش تحریک، c: راه اندازی با روش کنترل شار پیوندی ، d: راه اندازی با روش پیشنهادی

شکل 9: ماکزیمم جریان چهار روش راه اندازی (آزمایشات)‌ ؛ a: راه اندازی مستقیم b: راه اندازی با پیش تحریک، c: راه اندازی با روش کنترل شار پیوندی ، d: راه اندازی با روش پیشنهادی

شکل 10: نتایج آزمایش بار کامل در فرکانس 20Hz

نتیجه گیری

اين مقاله، يك پيش تحريك پيشرفته و توسعه یافته DC براي سيستم درايو موتور القايي كنترل شده بصورت ولتاژ متغير – فركانس متغير را پيشنهاد مي دهد. بردارهاي ولتاژ بر طبق مولفه راكتيو جريان موتور تنظيم مي شوند كه خيلي سريع مقدار شار موثر پيوندي موتور در مرحله پيش تحريك را برقرار مي سازد و خط سيرش را كل پروسه راه اندازي دقيقاً بصورت يك دايره گرد نگه مي دارد. كنترل پيش تحريك پيشرفته DC منجر به اعوجاج كمتر شار پيوندي، لرزش كمتر گشتاور و بطور قابل ملاحظه اي جريان هجومي كمتر، مي شود. آزمايشات بر روي يك سيستم درايو سرعت متغير 380 V ac – 315 kw ، به موثري و صحت روش پيشنهادي اعتبار مي بخشد.

در سيستم هاي درايو موتور ، كنترل راه اندازي ، همواره يك موضوع بحراني به علت جريان هجومي در فرآيند راه اندازي است كه منجر به آسيب ديدن عايق موتور و در معرض خطر بودن ادوات نيمه هادي [1-4] مي شود. اين مسئله بطور زيادي به نبود شار موثر پيوندي مربوط است. روشهاي كنترل برداري، براي مثال كنترل گشتاور مستقيم (DTC) و كنترل ميدان برداري (FOC) قادر به تحويل گشتاور مورد نظر و پايين آوردن جريان راه اندازي از طريق پردازش مشاهده و كنترل دقيق شار پيوندي مي باشند. با اين حال، آنها درصورت غيرخطي بودن تجهيزات قدرت و پيچيدگي و سختي شناسايي پارامترها با مشكل مواجهند. هم FOC و هم DTC با چالشهاي مشاهده نادرست شار پيوندي ، كه بويژه براي كنترل برداري بدون سنسور در عملكرد سرعت كم مهم است، مواجهند[5,6]. يك راه حل ممكن ، استفاده از كنترل ولتاژ متغير-فركانس متغير (VVVF) در فرآيند راه اندازي و كليدزني نرم براي كنترل برداري بدون سنسور در ناحيه سرعت بالاست[7-9]. در تحقيقات قبلي [10-12] ، يك كنترل پيش تحريك DC در يك سيستم درايو موتور القايي (IM) كنترل شونده بصورت ولتاژ متغير-فركانس متغير (VVVF) پيشنهاد شده است كه يك نيروي معكوس الكتروموتيوي (EMF) اوليه قبل از راه اندازي موتور را برقرار مي سازد. بنابراين، اين روش بطور موثري جريان هجومي را كاهش مي دهد و گشتاور راه اندازي را افزايش مي دهد. با اين وجود، تاثيرش با نبود كنترل شار پيوندي در كل پروسه راه اندازي ، كاهش مي يابد. اين مسئله منجر به اعوجاج شار پيوندي و در نتيجه اضافه جريان و گشتاور ناكافي مي گردد. در پي توسعه تحقيقات قبلي بر روي پيش تحريك DC [10] ، اين مقاله ، معايب آن و توسعه پيش تحريك DC با يك كنترلر شار موثر پيوندي را آناليز مي كند و موثري اش را با استفاده از شبيه سازي ها و آزمايشات تجربي در يك سيستم درايو موتور سه فاز دو سطحه 380 V ac – 315 kw اعتبار مي بخشد. همچنين، استراتژي هاي راه اندازي مختلفي با استفاده از آزمايشات بطور مفصل بيان مي شود.