كنترل مستقيم گشتاور موتور سنكرون آهنرباي دائم به روش مود لغزشي تاخيردار و خطي‌ساز فيدبك

Direct Torque-Control of PMSM Drive by Delayed Sliding Mode and Feedback Linearization Control Approach

در اين مقاله، كارايي درايو موتور سنكرون آهنرباي دائم با كنترل مستقيم گشتاور ازطريق يك ساختار تنظيمي جديد وابسته به تأخير بهبود يافته است. ساختار پيشنهادي مبتني‌بر كنترل‌كننده مود لغزشي تأخيري با رسش نمايي در حلقه بيروني سرعت است كه با يك كنترل‌كننده خطي‌ساز فيدبك در حلقه داخلي شار و گشتاور تركيب گشته است. كنترل مود لغزشي تأخيري به كمك رسش نمايي، همگرايي سريع حالت‌ها به سطح لغزش را تضمين مي‌نمايد و به سبب تقريب پيوسته‌اي كه از تابع كليدزن در قانون لغزش ارائه مي‌دهد، از لرزش‌هاي ناخواسته جلوگيري كرده و خطاي مانا را تقليل مي‌دهد. قانون فيدبك خطي‌ساز نيز به جبران‌سازي اثر غيرخطي ديناميك موتور پرداخته و امكان بهره‌گيري از كنترل‌كننده‌هاي خطي را براي حلقه شار و گشتاور ممكن مي‌سازد. ساختار تركيبي پيشنهادي از مدولاسيون بردار فضايي بهره برده، برمبناي تئوري لياپانوف بنيان‌گذاري شده و ضرايب آن به‌صورت بهينه طراحي شده‌است كه تمامي اين ويژگي‌ها در كنار هم منجربه توليد گشتاور بالا در سرعت‌هاي پايين، كاهش ريپل شار و گشتاور و تقليل اعوجاج جرياني در درايو موتور مي‌شود. اين روش ازطريق شبيه‌سازي بر روي موتور زيمنس (1FT7082-AF7) مورد آزمون قرارگرفته و با ساير روش‌هاي مشابه مبتني‌بر كنترل مستقيم گشتاور مورد مقايسه قرار گرفته است.

Abstract: In this paper, performance improvement of a direct torque-controlled permanent-magnet synchronous motor drive is achieved through a novel delay dependent controller. The method is based on a delayed sliding controller with exponential reaching law in the outer speed loop combined with a nonlinear feedback linearization based controller in the inner flux and torque loop. Delayed sliding mode controller guarantees fast reaching to the sliding surface and avoids unwanted chattering due to its continuous approximation of the switching term in the sliding law. Simultaneously, the feedback linearization deals with motor nonlinearities and facilitates linear controller design for torque and flux regulation. The proposed scheme is based on the Lyapunov approach and utilizes space vector pulse width modulation with optimized design parameters. It provides fast torque and flux control with diminished fluctuations, high torque at low speed, fast speed response and reduced stator current distortions. Theoretical analysis and simulation results on a Siemens servo motor (1FT7082-AF7) prove the merits of the method in considering flux, torque and speed control performance compared with the conventional direct torque control based methods.