طراحي كنترل كننده سرعت هوشمند براي سيستم درايو موتور القايي كنترل شده با بردار غيرمستقيم

An Intelligent Speed Controller Design for Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive System

استفاده از ماشين هاي AC سه فاز، در محيط هاي عملكردي مختلف روز به روز در حال افزايش است. اين ماشين ها داراي يكسري محدوديت ها از جمله توليد هارمونيك، انحراف بيش از حد توان راكتيو، و دشواري كنترل سرعت در مقايسه با درايوهاي DC هستند. بنابراين سناريوي عصر حاضر به مطالعه عميق راجع به اين ماشين هاي DC نياز دارد. با انجام اين مطالعه، رفتار و عملكرد بهينه آن ها در نواحي عملكردي مختلف مورد تجزيه و تحليل قرار مي گيرد. از بين درايوهاي AC موجود، موتورهاي القايي، پُركاربردترين درايو الكتريكي بكار رفته در صنايع هستند. انتخاب آن ها بدليل مقاومت مطلوب، اندازه كوچك، هزينه اندك و نياز به نگهداري كمتر صورت گرفته است. مشكل كنترل موتور القايي سه فاز ناشي از اين است كه در موتورهاي القايي، جريان مسئول توليد گشتاور، و جريان مسئول توليد شار، از يكديگر تفكيك نشده اند. البته مي توان با معرفي تكنيك هاي كنترلي بهتر بر اساس كنترل برداري، بر چنين مشكلي غلبه نمود. اصل بنيادي كنترل بُرداري در اين است كه در ابتدا مولفه ها از يكديگر جدا مي شوند، سپس هر مولفه به صورت جداگانه كنترل مي شود. نحوه انجام اين عمل، دقيقاً مشابه كنترل اعمالي براي موتور DC با تحريك جداگانه است. بدين ترتيب مي توان سيستم درايو با پاسخ ديناميك مطلوب به تغييرات بار، يا سرعت مرجع را توسعه داد. در طراحي كنترل كننده هاي عادي توان، بر اساس اصل كنترل با جهت گيري ميدان روتور (RFOC)، يك كنترل كننده PI جهت كنترل سرعت درايو موتور القايي بكار مي رود. استفاده از كنترل كننده PI، با ايجاد مشكلات متعددي همچون اورشوت بالا، نوسان سرعت و گشتاور بدليل تغييرات ناگهاني در بار و اغتشاشات خارجي همراه مي شود. توانايي ضعيف براي مقابله با عدم قطعيت سيستم، به عنوان مثال تغييرات پارامتر و اغتشاشات خارجي، از جمله معايب اصلي كنترل كننده PI به شمار مي رود. اين رفتار كنترل كننده، منجر به تضعيف عملكرد درايو مي شود. روش هاي كنترلي متداول به دقت مدل رياضياتي سيستم توسعه يافته بستگي دارند. علاوه بر اين، عملكرد مورد انتظار بدليل اغتشاش بار، اشباع موتور و تغييرات حرارتي برآورده نمي شود. كنترل خطي كلاسيك، فقط در سرعت عملكردي، بازدهي خوبي را بجا مي گذارد. در اين روش كنترلي، انتخاب ضرايب صحيح با پارامترهاي متغير همچون نقطه تنظيمي، با دشواري انجام مي شود. از تكنيك هاي كنترل پيشرفته بر پايه هوش مصنوعي، تحت عنوان روش كنترل هوشمند ياد مي شود. روش هاي كنترل هوشمند، در مقايسه با روش هاي كنترل تطبيقي متداول عملكرد بهتري را بجا مي گذارند. منطق فازي تكنيكي براي افزودن تفكر انساني به يك سيستم كنترلي است. روش كنترل مبتني بر منطق فازي (FLC)، يك روش كاملاً مناسب براي درايوهاي سرعت موتور القايي است، علت اين است كه چنين روشي هيچ نيازي به مدل رياضياتي دقيق موتور ندارد. كنترل با جهت گيري ميدان روتور براي موتور القايي سه فاز در اين پروژه پيشنهاد شده است. در طراحي اين روش از كنترل كننده منطق فازي استفاده مي شود. محققان با بهره گيري از كنترل كننده هاي PI و كنترل كننده هاي منطق فازي، مدل متلب/ سيمولينك را براي موتور القايي با كنترل مبتني بر جهت گيري ميدان روتور (RFOC) پيشنهاد دادند. نتايج مدل FLC، نشان دهنده بهبود / كاهش ريپل گشتاور، جريان استاتور و واكنش سرعت حالت پايدار، و نيز واكنش ديناميك هستند. با توجه به نتايج حاصله، شاهد اين هستيم كه جريان استاتور فاقد هرگونه آندرشوت يا اورشوت است. واكنش منحني سرعت، براي ماشين الكتريكي مدنظر، تنها 10 % زمان ثبات / نشست كنترل كننده PI را به همراه خواهد داشت. محققان اين توانايي را دارند كه مدل فراگيرتر (تعميم يافته تري) را بر اساس كنترل كننده منطق فازي توسعه بدهند.