پياده سازي عملي روشهاي كنترل برداري و اسكالر بر روي يك ماشين درايو سنكرون مغناطيس دائم از نوع سطحي روتور توسط يك رايانه شخصي

Practical Implementation of Scalar and Vector Control Methods on a Rotor Surface Type Permanent Magnent Synchronous Machine Drive/System Using a PC

در اين مقاله، با استفاده از يك رايانه شخصي پياده سازي عملي روشهاي كنترل اسكالر و برداري بر روي يك مغناطيس دائم سه فاز از نوع سطحي روتور شرح داده مي‌شود. ابتدا بر پايه معادلات ديناميكي اين ماشين، دو نمودار جعبه‌اي براي كنترل سرعت درايو در حلقه مدار بسته ارائه مي‌شوند.آن گاه طراحي و پياده‌سازي مدارهاي سخت‌افزاري براي طبقات قدرت، جدا ساز و تطبيق سيگنالها و نيز نرم افزار براي كنترل سيستم سرودرايو مورد بحث قرار مي‌گيرند. اين مدارها براي توليد پالسهاي كليدزني اينورتر تغذيه كننده درايو به كار مي روند. براي تغذيه درايو، اينورترهاي منبع ولتاژ از نوع مدولاسيون پهناي پالس2 سينوسي، يكنواخت و ذوزنقه‌اي-پله‌اي4 مورد آزمايش قرار مي‌گيرند. به منظور كنترل مدار بسته سرعت درايو، جريانهاي استاتور و سرعت روتور به صورت به هنگام (در روش كنترل اسكالر فقط سرعت روتور) نمونه‌برداري شده و اين سيگنالها پس از عمليات فيلترشدن، جداسازي و تطبيق، از طريق يك مبدل آنالوگ به ديجيتال (A/D) با فركانس نمونه برداري و قابليت تفكيك پذيري بالا6، به پورت رايانه ارسال مي‌شود. شايان ذكر است كه براي پياده سازي عملي آن دو روش كنترلي همه محاسبات رياضي در داخل رايانه انجام مي‌گيرد. در پايان نتايج شبيه‌سازي رايانه‌اي و آزمايش عملي به دست آمده از سيستم ماشين درايو به نمايش گذاشته مي‌شوند.

In this paper, using a personal computer (PC), the practical implementation of scalar and vector control methods on a three–phase rotor surface- type permanent magnet synchronous machine drive is discussed. Based on the machine dynamic equations and the above control strategies, two block diagrams are presented first for closed-loop speed controlling of the machine drive/system. Then, the design and implementation of hardware circuits for power, insulating, and signal matching stages are explained along with a description of the written software program for the servo drive system control. These circuits are used to produce the drive inverter switching pulses. To supply the machine drive, the sinusoidal, uniform sampling and step-trapezoidal PWM voltage source inverters are examined. For closed loop speed control of the drive system, the stator currents and rotor speed signals (in scalar control method only the rotor speed) are sampled on-line. After filtering, buffering and matching operations, these signals are transferred to a personal computer port via a high frequency sampling and high resolution A/D converter. It is worth mensioning that both methods of controlling mathematical calculations is done by computer. Finally, the practical and computer simulation results obtained are demonstrated.